Os glicanos no muco são responsáveis ​​pela domesticação de micróbios,

estudo revela Mais de 200 metros quadrados de nossos corpos - incluindo o trato digestivo, pulmões, e trato urinário - são revestidos de muco. Nos últimos anos, os cientistas encontraram algumas evidências de que o muco não é apenas uma barreira física que aprisiona bactérias e vírus, mas também pode desarmar patógenos e evitar que causem infecções.

Um novo estudo do MIT revela que os glicanos - moléculas de açúcar ramificadas encontradas no muco - são responsáveis ​​pela maior parte desse controle de micróbios. Existem centenas de glicanos diferentes no muco, e a equipe do MIT descobriu que essas moléculas podem impedir que as bactérias se comuniquem entre si e formem biofilmes infecciosos, efetivamente tornando-os inofensivos.

O que temos no muco é uma mina de ouro terapêutica. Esses glicanos têm funções biológicas muito amplas e sofisticadas. Eles têm a capacidade de regular como os micróbios se comportam e realmente ajustar sua identidade. "

Katharina Ribbeck, o Mark Hyman, Professor Jr. de Desenvolvimento de Carreira de Engenharia Biológica no MIT

Neste estudo, que aparece hoje em Nature Microbiology , os pesquisadores se concentraram nas interações dos glicanos com Pseudomonas aeruginosa , um patógeno oportunista que pode causar infecções em pacientes com fibrose cística e pessoas com sistema imunológico comprometido. O trabalho em andamento no laboratório de Ribbeck mostrou que os glicanos também podem regular o comportamento de outros micróbios.

O principal autor do Nature Microbiology o papel é o estudante graduado do MIT Kelsey Wheeler.

Defensores poderosos

A pessoa média produz vários litros de muco todos os dias, e até recentemente pensava-se que esse muco funcionava principalmente como um lubrificante e uma barreira física. Contudo, Ribbeck e outros mostraram que o muco pode realmente interferir no comportamento bacteriano, evitando que os micróbios se fixem nas superfícies e se comuniquem uns com os outros.

No novo estudo, Ribbeck queria testar se os glicanos estavam envolvidos na capacidade do muco de controlar o comportamento dos micróbios. Essas moléculas de açúcar, um tipo de oligossacarídeo, anexar a proteínas chamadas mucinas, os blocos de construção formadores de gel do muco, para formar uma estrutura semelhante a um pincel. Glicanos associados ao muco foram pouco estudados, mas Ribbeck achava que eles poderiam desempenhar um papel importante na atividade de desarmamento de micróbios que ela havia visto anteriormente no muco.

Para explorar essa possibilidade, ela isolou glicanos e os expôs a Pseudomonas aeruginosa . Após a exposição a glicanos de mucina, as bactérias passaram por grandes mudanças de comportamento que as tornaram menos prejudiciais ao hospedeiro. Por exemplo, eles não produziam mais toxinas, anexado ou morto células hospedeiras, ou genes expressos essenciais para a comunicação bacteriana.

Essa atividade de desarmamento de micróbios teve consequências poderosas sobre a capacidade dessa bactéria de estabelecer infecções. Ribbeck demonstrou que o tratamento de queimaduras infectadas por Pseudomonas com mucinas e glicanos de mucina reduz a proliferação bacteriana, indicando o potencial terapêutico desses agentes neutralizantes da virulência.

"Vimos que as mucinas intactas têm efeitos regulatórios e podem causar mudanças comportamentais em uma ampla gama de patógenos, mas agora podemos identificar o mecanismo molecular e as entidades responsáveis ​​por isso, quais são os glicanos, "Ribbeck diz.

Nestes experimentos, os pesquisadores usaram coleções de centenas de glicanos, mas agora eles planejam estudar os efeitos dos glicanos individuais, que podem interagir especificamente com diferentes vias ou micróbios diferentes.

Interações bacterianas

Pseudomonas aeruginosa é apenas um dos muitos patógenos oportunistas que o muco saudável mantém sob controle. Ribbeck agora está estudando o papel dos glicanos na regulação de outros patógenos, incluindo Streptococcus e o fungo Candida albicans, e ela também está trabalhando na identificação de receptores em superfícies de células de micróbios que interagem com glicanos.

Seu trabalho com Streptococcus mostrou que os glicanos podem bloquear a transferência horizontal de genes, um processo que os micróbios costumam usar para espalhar genes de resistência a medicamentos.

Ribbeck e outros pesquisadores estão agora interessados ​​em usar o que aprenderam sobre mucinas e glicanos para desenvolver muco artificial, que poderia oferecer uma nova maneira de tratar doenças decorrentes de muco perdido ou defeituoso.

Aproveitar os poderes do muco também pode levar a novas maneiras de tratar infecções resistentes a antibióticos, porque oferece uma estratégia complementar aos antibióticos tradicionais, Ribbeck diz.

"O que descobrimos aqui é que a natureza desenvolveu a capacidade de desarmar micróbios difíceis, em vez de matá-los. Isso não só ajudaria a limitar a pressão seletiva para o desenvolvimento de resistência, porque eles não estão sob pressão para encontrar maneiras de sobreviver, mas também deve ajudar a criar e manter um microbioma diverso, " ela diz.

Ribbeck suspeita que os glicanos no muco também desempenham um papel fundamental na determinação da composição do microbioma - os trilhões de células bacterianas que vivem dentro do corpo humano. Muitos desses micróbios são benéficos para seus hospedeiros humanos, e os glicanos podem fornecer os nutrientes de que precisam, ou ajudando-os a florescer, ela diz. Desta maneira, glicanos associados ao muco são semelhantes aos muitos oligossacarídeos encontrados no leite humano, que também contém uma grande variedade de açúcares que podem regular o comportamento dos micróbios.

"Este é um tema que provavelmente está em jogo em muitos sistemas onde o objetivo é moldar e manipular comunidades dentro do corpo, não apenas em humanos, mas em todo o reino animal, "Ribbeck diz.

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