© commons wikimedia org: Von Tom Kirn, Ron Taylor, Louisa Howard - Dartmouth Electron Microscope Facility

Een onderzoek naar de cholerabacterie heeft een nieuwe therapeutische aanpak opgeleverd, die voor bijna alle infectieziekten toegepast kan worden. Nieuwe medicijnen die op basis hiervan worden ontwikkeld, kunnen antibiotica vervangen. Daardoor wordt het natuurlijke microbioom in de darm ontzien.

Cholera is een ernstige bacteriële infectieziekte die wordt veroorzaakt door de bacterie Vibrio cholerae. De besmetting gebeurt meestal via besmet drinkwater of besmet voedsel. Als cholera niet wordt behandeld, is het sterftecijfer 20 tot 70 procent.

De cholerabacterie overleeft tussen de epidemieën door in water. Het heeft daar te maken met heel andere omstandigheden dan in het menselijk lichaam. Tot dusver was onbekend hoe het mechanisme werkt dat verantwoordelijk is voor de overleving van de cholerabacterie in de totaal verschillende omgevingen.

Cholera-bacteriën kunnen zich aanpassen

Promovendus Franz Zingl van het Instituut voor Moleculaire Biowetenschappen van de Universiteit van Graz, heeft nu ontdekt dat de buitenmembraanblaasjes (OMV’s) van de cholerabacterie verantwoordelijk zijn voor dit buitengewone aanpassingsvermogen. OMV’s zijn uitsteeksels van de buitenste huid die de cholera-bacterie kan afstoten door afsnoering. Dit proces is zeer energie-intensief. Het helpt de micro-organismen om zich sneller aan te passen aan de ongunstige omstandigheden in de gastheer – en om te ontsnappen aan het immuunsysteem.

Verandering van het dieet

De buitenste huid van de cholerabacterie is ook verantwoordelijk voor de voeding ervan en heeft tal van absorptiesystemen van voedingsstoffen – waaronder de zogenaamde Porin OmpT. In het menselijk lichaam zou de bacterie zo galzouten en anti-microbiële peptiden opnemen. Dat zou voor hem dodelijk zijn. Om dit te voorkomen produceert de bacterie geen nieuwe Porin OmpT meer. Het was tot dusver onbekend hoe dat in zijn zijn werk gaat.

Versterking van de weerstand

De promovendus en zijn team slaagden er in aan te tonen dat de ziekteverwekkers de uitstulpingen van de buitenste huid massaal afstoten bij het binnenkomen van de gastheer. Dit is het mechanisme waarmee de cholerabacterie zich ontdoet van Porine Ompts. Tegelijkertijd worden ook de zogenaamde lipopolysacchariden (LPS ) afgestoten. Deze hebben onvoldoende weerstand tegen de afweermechanismen van het lichaam en worden vervangen door nieuwe LPS. Deze zijn strak aan elkaar geketend en kunnen de ondoordringbaarheid van het membraan versterken

Verdedigingsreactie van het menselijk lichaam

Het mechanisme wordt geactiveerd door een verdedigingsreactie van het menselijk lichaam. De cholerabacterie heeft – net als het menselijk lichaam het sporenelement ijzer nodig voor alle biologische processen. Het lichaam bindt het ijzer om het zo te onthouden aan de indringer. IJzergebrek veroorzaakt stress bij de cholerabacterie. Deze reageert door de OMV’s af te stoten (vesiculatie ). Dat geeft de ziekteverwekkers een duidelijk voordeel bij het koloniseren van de gastheer.

Antibiotica kunnen schadelijke bacterie ook helpen

Daarnaast zijn er aanwijzingen dat contact met antibiotica of ontsmettingsmiddelen in lage doses, ook tot die afsnoering kan leiden. De moleculaire bioloog concludeert hieruit dat residuen van kiemdodende middelen in water of voedsel een probleem kan opleveren,  omdat ze de cholera-bacterie een “fitnessvoordeel” kunnen geven.

Nieuwe therapeutische benaderingen

De fenomenen van de overlevingsmechanismen van de cholera-bacterie Vibrio cholerae gaan op voor bijna alle bacteriële pathogenen  waaronder salmonella, pseudomonaden of neisseria.

De bevindingen worden nu gebruikt voor nieuwe therapeutische benaderingen van infectieziekten. Onderzoekers zijn op zoek naar een stof die de vormingafstoting van die uitstulpsels remt. Dit zou het voor het lichaamseigen immuunsysteem gemakkelijker maken om met de indringers af te rekenen. De nieuwe geneesmiddelen zouden de antibiotica kunnen vervangen en zo het natuurlijke microbioom in de darm kunnen sparen.

Publicatie:

Franz G. Zingl, Paul Kohl, Fatih Cakar, Deborah R. Leitner, Fabian Mitterer, Katherine E. Bonnington, Gerald N. Rechberger, Meta J. Kuehn, Ziqiang Guan, Joachim Reidl, Stefan Schild, „Outer Membrane Vesiculation Facilitates Surface Exchange and In Vivo Adaptation of Vibrio cholerae“, Cell Host & Microbe, DOI: 10.1016/j.chom.2019.12.002

Ook interessant:

Word lid!

Op Innovation Origins lees je elke dag het laatste nieuws over de wereld van innovatie. Dat willen we ook zo houden, maar dat kunnen wij niet alleen! Geniet je van onze artikelen en wil je onafhankelijke journalistiek steunen? Word dan lid en lees onze verhalen gegarandeerd reclamevrij.

Over de auteur

Author profile picture Hildegard Suntinger is een schrijver. Ze woont in Wenen als freelance journalist en schrijft over alle aspecten van de kledingproductie. Ze is geïnteresseerd in nieuwe trends in design, technologie en business. Ze is vooral enthousiast over het ontdekken van interdisciplinaire tendensen en het vervagen van de grenzen tussen verschillende disciplines. Het belangrijkste element is de technologie, die alle gebieden van het leven en het werk verandert.