Ένα παθογόνο που τρώει οστά πριν από χιλιάδες χρόνια εξακολουθεί να κυκλοφορεί μέσα μας

Η φυματίωση (ΤΒ) εντοπίζεται συνήθως στους πνεύμονες, αλλά υπάρχει μια αρχαία γενεαλογία φυματίωσης που ειδικεύεται στην εξάπλωση στα οστά και στην καταστροφή τους από το εσωτερικό, ανακάλυψαν οι ερευνητές.

Η καταστροφή της σπονδυλικής στήλης που προκαλείται από τη φυματίωση είχε προηγουμένως εντοπιστεί σε αιγυπτιακές μούμιες 9.000 ετών. Σήμερα, μόνο περίπου το 2 τοις εκατό των περιπτώσεων φυματίωσης στις ΗΠΑ αφορούν σκελετική φυματίωση ή τη νόσο του Pott.

Ωστόσο, κάτι περίεργο συνέβη κατά τη διάρκεια μιας επιδημίας φυματίωσης στα μέσα της δεκαετίας του 2000 στη Βόρεια Καρολίνα. Στο επίκεντρο αυτής της επιδημίας βρισκόταν ένα άτομο που προφανώς είχε κολλήσει φυματίωση στο Βιετνάμ.

Η ασθένεια μεταδόθηκε σε χώρο εργασίας. Από τα έξι άτομα των οποίων οι λοιμώξεις από φυματίωση είχαν εξαπλωθεί πέρα ​​από τους πνεύμονες, οι τέσσερις είχαν φτάσει στο οστό.

"Αυτό είναι πολύ περισσότερο από δύο τοις εκατό", λέει ο λοιμωξιολόγος Jason Stout από το Πανεπιστήμιο Duke.

Οι πιθανότητες να συμβεί αυτό τυχαία ήταν αστρονομικές (περίπου 5×10).

"Είμαι επιδημιολόγος και ειδικός σε κλινικές δοκιμές και έμεινα να ξύνω το κεφάλι μου", λέει ο Stout.

Αυτό το επιστημονικό παζλ βρισκόταν στο πίσω μέρος του μυαλού του Stout για αρκετά χρόνια, μέχρι που μια τυχαία συνάντηση με τον μοριακό γενετιστή του Πανεπιστημίου Duke, David Tobin, αποκάλυψε μια ευκαιρία.

Ο Tobin προσφέρθηκε να εξετάσει ορισμένα δείγματα που ελήφθησαν από τα άτομα που μολύνθηκαν κατά τη διάρκεια αυτής της ασυνήθιστης επιδημίας φυματίωσης.

Γνωρίζουμε ότι τα βακτήρια που προκαλούν τη φυματίωση (Mycobacterium tuberculosis) κινείται σε όλο το σώμα εισβάλλοντας σε μακροφάγα - κύτταρα του ανοσοποιητικού που καταπίνουν παθογόνα. Οι Stout και Tobin ήθελαν να ανακαλύψουν τι κάνει ορισμένους τύπους φυματίωσης πιο κινητικούς μέσα στο ανθρώπινο σώμα από άλλους τύπους φυματίωσης.

Σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε στο Cell , οι ερευνητές συγκρίνουν τη γενετική αλληλουχία του στελέχους φυματίωσης που ευθύνεται για την επιδημία της Βόρειας Καρολίνας με άλλα 225 στελέχη φυματίωσης.

Διαπίστωσαν ότι το ξέσπασμα προκλήθηκε από ένα στέλεχος γενεαλογίας 1, το οποίο ήταν μία από τις πρώτες μορφές φυματίωσης που εμφανίστηκαν.

Σήμερα, το στέλεχος lineage 1 είναι υπεύθυνο για μεγάλο βάρος ασθενειών, αλλά γεωγραφικά περιορίζεται σε χώρες που συνορεύουν με τον Ινδικό Ωκεανό.

Συγκεκριμένα, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ένα συγκεκριμένο γονίδιο που κωδικοποιεί μια πρωτεΐνη – η παραλλαγή EsxM – υπήρχε πλήρως στο στέλεχος επιδημίας φυματίωσης της Βόρειας Καρολίνας, αλλά περικόπηκε στα «σύγχρονα» στελέχη φυματίωσης (Lineage 2, 3 και 4).

Μια προηγούμενη μελέτη από το Ηνωμένο Βασίλειο με περισσότερα από 1.600 άτομα έδειξε ότι η γενεαλογία 1 ΤΒ συσχετίστηκε με υψηλότερα ποσοστά σκελετικής φυματίωσης από τις «σύγχρονες» γενεαλογίες.

Για να επιβεβαιώσουν ότι η πλήρους μήκους παραλλαγή EsxM ήταν απαραίτητη και επαρκής για να αναγκάσει τα μολυσμένα με φυματίωση μακροφάγα να ταξιδέψουν περαιτέρω, οι ερευνητές μόλυναν το ζέβρα με το στέλεχος επιδημίας φυματίωσης της Βόρειας Καρολίνας και εξέτασαν πόσο μακριά ταξίδεψαν τα μακροφάγα.

Στη συνέχεια μόλυναν μια ξεχωριστή ομάδα ζέβρα με ένα στέλεχος φυματίωσης που περιείχε μια μεταλλαγμένη παραλλαγή EsxM. Η απόσταση ταξιδιού των μακροφάγων που μολύνθηκαν με ένα μεταλλαγμένο στέλεχος φυματίωσης ήταν δύο φορές μικρότερη από εκείνα με την παραλλαγή EsxM πλήρους μήκους.

Οι ερευνητές έδειξαν επίσης ότι τα μακροφάγα με το γονίδιο κινητικότητας κινούνταν πολύ πιο γρήγορα στη θέση ενός τραύματος πτερυγίου ουράς από τα μακροφάγα χωρίς αυτό το γονίδιο.

Οι ερευνητές ανέλυσαν επίσης την αλληλουχία 3.236 διαφορετικών στελεχών και ανακάλυψαν ότι όλα τα σύγχρονα έχουν το σιγασμένο γονίδιο EsxM. Αυτό υποδηλώνει ότι η μετάλλαξη έχει ένα ισχυρό εξελικτικό πλεονέκτημα.

Η ομάδα υποπτεύεται ότι, ενώ η μετάλλαξη περιορίζει τη φυματίωση στο σώμα, επέτρεψε επίσης στα «σύγχρονα» στελέχη της φυματίωσης να εξαπλωθούν ευρύτερα παραμένοντας στους πνεύμονες, δίνοντάς τους πιο συγκεντρωμένες ικανότητες διασποράς του αέρα μέσω της αναπνοής ενός μολυσμένου ασθενούς.

Αυτή η εργασία δημοσιεύτηκε στο Cell .