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Come il sistema immunitario affronta la tubercolosi


Le cellule immunitarie sono anche in grado di mobilitare riserve di metalli pesanti, in particolare di zinco, per avvelenare i microbi

Un team di ricercatori finanziati dall'UE ha scoperto una nuova tecnica tutta naturale usata dal nostro sistema immunitario per prevenire le infezioni.

Scrivendo nella rivista Cell Host & Microbe, i ricercatori francesi, italiani e britannici mostrano come lo zinco, un metallo pesante che è tossico ad alte dosi, venga usato dalle cellule del nostro sistema immunitario per distruggere microbi come il bacillo della tubercolosi e l'Escherichia coli.

Il loro studio ha ricevuto finanziamenti per 975.999 euro come parte del progetto "Molecular markers of M. tuberculosis early interactions with host phagocytes" (MM-TB) nell'ambito dell'area tematica "Scienze della vita, genomica e biotecnologie per la salute" del Sesto programma quadro (6° PQ) dell'UE.

La scoperta di questo nuovo meccanismo naturale di difesa contro le infezioni ha delle implicazioni per lo sviluppo di nuove terapie terapeutiche e per la sperimentazione di nuovi possibili vaccini.

Si è stabilito ormai da molto tempo che per distruggere i microbi i nostri sistemi immunitari li privano di nutrienti essenziali come i metalli pesanti tra cui il ferro. Questo nuovo studio fa progredire la conoscenza degli scienziati in questa area mostrando che il processo funziona anche nell'altra direzione. Le cellule immunitarie sono anche in grado di mobilitare riserve di metalli pesanti, in particolare di zinco, per avvelenare i microbi.

Gli scienziati conoscono ora due microbi che sono colpiti da questo processo e sono il Mycobacterium tuberculosis ed E.
coli. M. tuberculosis è l'agente responsabile della tubercolosi negli esseri umani, una malattia che causa quasi 2 milioni di morti all'anno in tutto il mondo. Si stima che un terzo della popolazione mondiale sia portatore di infezioni latenti e, a livello globale, l'incidenza della tubercolosi aumenta del 2% ogni anno. Alcuni ceppi di E. coli possono causare gravi infezioni del sistema digestivo e di quello urinario.

I ricercatori fanno notare che nelle cellule del sistema immunitario che avevano ingerito M. tuberculosis o E. coli vi era un accumulo rapido e continuo di zinco. Essi hanno anche osservato che sulla superficie dei microbi venivano prodotte numerose proteine. Il compito di queste ultime era quello di smaltire in modo efficace i metalli pesanti agendo da "pompe". Questo significa che nelle cellule del sistema immunitario i microbi sono esposti a quantità potenzialmente tossiche di zinco e che essi provano quindi a difendersi dall'intossicazione sintetizzando queste proteine che fungono da pompe. Bloccando le pompe mediante l'ingegneria genetica i ricercatori sono riusciti a concludere che M. tuberculosis ed E. coli diventano persino più sensibili alla distruzione da parte delle cellule del sistema immunitario.

Lo studio mostra che nonostante sia tossico quando viene ingerito in quantità troppo elevate, lo zinco può essere benefico per il sistema immunitario quando viene usato dalle sue cellule per avvelenare i microbi. Oltre a riaprire il dibattito sull'integrazione alimentare, queste scoperte potrebbero anche portare a nuovi antibiotici in grado di bloccare l'azione delle pompe dei microbi sui metalli o a nuovi ceppi indeboliti per i vaccini, che sono già stati sperimentati come possibili vaccini.

Gli scienziati devono ora capire se esistono dei meccanismi equivalenti per altri metalli pesanti come ad esempio il rame.

L'obbiettivo principale del progetto MM-TB, che si è svolto dal 2005 al 2007, era quello di sviluppare e progettare nuovi marcatori di protezione e di identificare schemi molecolari unici sia nei microbi che nelle cellule ospiti associati con le prime interazioni tra il bacillo M. tuberculosis e le cellule che ingeriscono e distruggono le particelle estranee, batteri e residui cellulari.

Grazie all'utilizzo di approcci di profilatura trascrizionale, la genomica comparativa offre un'opportunità altamente innovativa di decifrare le interazioni del M. tuberculosis con il sistema immunitario. In particolare, si pensa che le prime interazioni tra il bacillo M. tuberculosis e le cellule ospiti giochino un ruolo cruciale nella preparazione della risposta immunitaria di protezione e nel determinare l'esito dell'infezione.

Articolo:
Botella, H., et al. (2011) "Mycobacterial P1-Type ATPases Mediate Resistance to Zinc Poisoning in Human Macrophages", Cell Host & Microbe. DOI: 10.1016/j.chom.2011.08.006.

Fonte: Cordis (20/10/2011)
Pubblicato in Biochimica e Biologia Cellulare
Tag: MM-TV, Mycobacterium, zinco, tubercolosi, immunitario, rame, ferro, metalli
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