Glykaner i slim er ansvarlig for mikrobetinging,

studie avslører Mer enn 200 kvadratmeter av kroppen vår - inkludert fordøyelseskanalen, lungene, og urinveier - er foret med slim. I de senere år, forskere har funnet noen bevis på at slim ikke bare er en fysisk barriere som fanger bakterier og virus, men det kan også deaktivere patogener og forhindre at de forårsaker infeksjoner.

En ny studie fra MIT avslører at glykaner-forgrenede sukkermolekyler som finnes i slim-er ansvarlige for det meste av denne mikrobetingingen. Det er hundrevis av forskjellige glykaner i slim, og MIT -teamet oppdaget at disse molekylene kan forhindre bakterier i å kommunisere med hverandre og danne smittsomme biofilmer, effektivt gjøre dem ufarlige.

Det vi har i slim er en terapeutisk gullgruve. Disse glykanene har biologiske funksjoner som er veldig brede og sofistikerte. De har evnen til å regulere hvordan mikrober oppfører seg og virkelig justere identiteten deres. "

Katharina Ribbeck, Mark Hyman, Jr. Karriereutviklingsprofessor i biologisk ingeniørfag ved MIT

I denne studien, som vises i dag i Naturmikrobiologi , forskerne fokuserte på glykans interaksjoner med Pseudomonas aeruginosa , et opportunistisk patogen som kan forårsake infeksjoner hos pasienter med cystisk fibrose og mennesker med nedsatt immunforsvar. Arbeid pågår nå i Ribbecks laboratorium har vist at glykaner også kan regulere oppførselen til andre mikrober.

Hovedforfatteren av Naturmikrobiologi papir er MIT -kandidatstudent Kelsey Wheeler.

Kraftige forsvarere

Den gjennomsnittlige personen produserer flere liter slim hver dag, og inntil nylig ble dette slim antatt å fungere hovedsakelig som et smøremiddel og en fysisk barriere. Derimot, Ribbeck og andre har vist at slim faktisk kan forstyrre bakteriell oppførsel, hindre mikrober i å feste seg til overflater og kommunisere med hverandre.

I den nye studien, Ribbeck ønsket å teste om glykaner var involvert i slimets evne til å kontrollere oppførselen til mikrober. Disse sukkermolekylene, en type oligosakkarid, festes til proteiner som kalles muciner, de geldannende byggesteinene i slim, for å danne en flaskebørstelignende struktur. Slimassosierte glykaner har blitt studert lite, men Ribbeck trodde de kunne spille en stor rolle i mikrobeavvæpningsaktiviteten hun tidligere hadde sett fra slim.

For å utforske den muligheten, hun isolerte glykaner og utsatte dem for Pseudomonas aeruginosa . Ved eksponering for mucinglykaner, bakteriene gjennomgikk store endringer i atferd som gjorde dem mindre skadelige for verten. For eksempel, de produserte ikke lenger toksiner, festet til eller drept vertsceller, eller uttrykte gener som er essensielle for bakteriell kommunikasjon.

Denne mikrobe-avvæpnende aktiviteten hadde kraftige konsekvenser for denne bakteriens evne til å etablere infeksjoner. Ribbeck har vist at behandling av Pseudomonas-infiserte brannsår med muciner og mucinglykaner reduserer bakteriell spredning, som indikerer det terapeutiske potensialet til disse virulensnøytraliserende midlene.

"Vi har sett at intakte muciner har regulatoriske effekter og kan forårsake atferdsbrytere i en rekke patogener, men nå kan vi finne ut den molekylære mekanismen og enhetene som er ansvarlige for dette, som er glykanene, "Sier Ribbeck.

I disse forsøkene, forskerne brukte samlinger av hundrevis av glykaner, men de planlegger nå å studere effekten av individuelle glykaner, som kan samhandle spesielt med forskjellige veier eller forskjellige mikrober.

Bakterielle interaksjoner

Pseudomonas aeruginosa er bare en av mange opportunistiske patogener som sunt slim holder i sjakk. Ribbeck studerer nå glykans rolle i regulering av andre patogener, inkludert Streptococcus og soppen Candida albicans, og hun jobber også med å identifisere reseptorer på mikrobecelleoverflater som interagerer med glykaner.

Hennes arbeid med Streptococcus har vist at glykaner kan blokkere horisontal genoverføring, en prosess som mikrober ofte bruker for å spre gener for medikamentresistens.

Ribbeck og andre forskere er nå interessert i å bruke det de har lært om muciner og glykaner for å utvikle kunstig slim, som kan tilby en ny måte å behandle sykdommer på grunn av tapt eller defekt slim.

Å utnytte slimets krefter kan også føre til nye måter å behandle antibiotikaresistente infeksjoner på, fordi den tilbyr en utfyllende strategi for tradisjonelle antibiotika, Sier Ribbeck.

"Det vi finner her er at naturen har utviklet evnen til å avvæpne vanskelige mikrober, i stedet for å drepe dem. Dette ville ikke bare bidra til å begrense det selektive trykket for å utvikle motstand, fordi de ikke er under press for å finne måter å overleve på, men det bør også bidra til å skape og vedlikeholde et mangfoldig mikrobiom, " hun sier.

Ribbeck mistenker at glykaner i slim også spiller en nøkkelrolle for å bestemme sammensetningen av mikrobiomet - billioner av bakterieceller som lever inne i menneskekroppen. Mange av disse mikrober er gunstige for menneskelige verter, og glykaner kan gi dem næringsstoffene de trenger, eller på annen måte hjelpe dem til å blomstre, hun sier. På denne måten, slim-assosierte glykaner ligner de mange oligosakkaridene som finnes i morsmelk, som også inneholder et bredt spekter av sukkerarter som kan regulere mikrobeoppførsel.

"Dette er et tema som sannsynligvis spilles i mange systemer der målet er å forme og manipulere lokalsamfunn inne i kroppen, ikke bare hos mennesker, men i hele dyreriket, "Sier Ribbeck.

• Vitamin D orale sprayer er like effektive som å ta en tablett
• Rotavirus spiller en rolle i utviklingen av type 1 diabetes