(Tubercolosi-Immagine:Micrografia elettronica a scansione di batteri Mycobacterium tuberculosis che causano la tubercolosi. Credito: NIAID).
La tubercolosi si presenta solitamente come una malattia dei polmoni, ma nel 2% dei casi negli Stati Uniti può essere trovata anche nelle ossa. Gli scheletri di 9.000 anni di alcune mummie egiziane mostrano segni di infezione da tubercolosi nelle ossa, una condizione dolorosa che lascia le ossa come se fossero state rosicchiate.
Quindi è stato uno strano enigma quando il medico della Duke Jason Stout MD ha riscontrato un’epidemia di tubercolosi nella contea di Wake a metà degli anni 2000, in cui l’infezione si era diffusa oltre i polmoni in sei persone. “Quattro su sei persone avevano la tubercolosi nelle ossa”, ha detto Stout. “È molto più del 2 percento”.
Il caso indice, la prima persona a Raleigh in Carolina del Nord ad avere questo ceppo della malattia, avrebbe contratto il batterio in Vietnam, ma non si sentiva molto malato e aveva lavorato con circa 400 persone nel suo posto di lavoro.
“Quindi c’è stata un’esposizione prolungata sul posto di lavoro”, ha detto Stout, un Professore di medicina della Duke che ha rintracciato e identificato sette infezioni successive attraverso la tracciabilità dei contatti e i registri del dipartimento sanitario.
Tutte e otto le persone sono state curate con antibiotici e altre hanno ricevuto cure preventive e poi lo strano focolaio è scomparso. “Ma il mistero non è mai stato veramente risolto”, ha detto Stout.
Diversi anni dopo, Stout ha avuto una conversazione casuale con il suo collega e ricercatore sulla tubercolosi David Tobin, Ph.D., Professore associato di genetica molecolare, microbiologia e immunologia alla Duke.
“Ci siamo incontrati e un giorno stavamo bevendo un caffè e ne stavamo parlando”, ricorda Stout. I centri medici accademici come Duke conservano regolarmente campioni biologici e Stout aveva ancora campioni dell’enigmatico batterio Mycobacterium tuberculosis. David ha detto: “Bene, dammi un campione e daremo un’occhiata. E da lì è venuta questa straordinaria ricerca”, ha detto Stout.
La cosa sorprendente è che il laboratorio di Tobin, con diversi colleghi della Duke, Notre Dame e dell’Università del Texas, ha capito esattamente come e perché questi particolari batteri della TBC fossero così mobili.
Le loro scoperte appaiono online il 9 novembre sulla rivista Cell.
“Alcune infezioni tendono ad andare in determinati luoghi”, ha detto Stout. “E la domanda è sempre, perché?“. Nei ceppi di tubercolosi trovati in America e in Europa, i batteri sembrano più propensi a rimanere nei polmoni. Ma questo ceppo era altamente mobile.
Il team di Tobin, guidato da Joseph Saelens, Mollie Sweeney e Gopinath Viswanathan, ha eseguito il sequenziamento genetico sul batterio trovato a Raleigh e ha scoperto che assomigliava di più a un ceppo ancestrale di un gruppo di ceppi chiamato lignaggio 1. Negli Stati Uniti tendiamo a vedere i ceppi moderni, lignaggi 2, 3 e 4, ma il lignaggio 1 è ancora là fuori in circolazione, principalmente nel sud e nel sud-est asiatico.
Il Mycobacterium tuberculosis generalmente infetta un tipo di globulo bianco chiamato macrofago, una cellula spazzatrice altamente mobile che si muove alla ricerca di invasori e poi li inghiotte e li mastica. (Macrofago in latino significa grande mangiatore.) Una parte del kit di strumenti dei batteri patogeni è un insieme di segnali chimici unici – fattori secreti – per proteggersi dal sistema immunitario e dire al suo ospite macrofago cosa fare.
Il team di Tobin voleva trovare la differenza che consentisse ai macrofagi del batterio di Wake County di essere più mobili e di lasciare i polmoni.
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I ricercatori hanno confrontato le varianti genetiche di 225 diversi ceppi di tubercolosi con particolare attenzione ai geni per i loro fattori secreti. Quello che hanno trovato era un fattore di secrezione chiamato EsxM che era attivo nei batteri di Raleigh, ma era stato inattivato da una mutazione nei ceppi moderni.
Quindi, lavorando con Craig Lowe, un biologo evoluzionista e assistente Professore di genetica molecolare e microbiologia alla Duke, hanno esaminato il sequenziamento genetico di 3.236 diversi ceppi di tubercolosi e hanno scoperto che il pattern persisteva: i ceppi moderni hanno una versione silenziata del fattore di secrezione EsxM.
Per dimostrare ulteriormente il loro punto, i ricercatori hanno inserito versioni attive di EsxM in versioni attenuate in modo sicuro di ceppi moderni e hanno osservato come i loro ospiti macrofagi in una piastra da laboratorio diventassero più attivi e mobili. “Possiamo vedere questi cambiamenti nella forma e nella struttura dei macrofagi che diventano più migratori”, ha detto Tobin. Quando hanno eliminato EsxM in un ceppo con la versione ancestrale, hanno reso meno mobili i macrofagi infetti.
Pur facendo attenzione a non sopravvalutare queste scoperte, Tobin ha affermato che sembrerebbe che i moderni ceppi di tubercolosi ampiamente distribuiti traggano vantaggio dal rimanere all’interno dei polmoni a causa del modo in cui si diffondono nell’aria attraverso la respirazione. Rimanere nei polmoni presumibilmente darebbe loro un trampolino di lancio migliore per un nuovo ospite.
“Fortunatamente, il ceppo migratorio della tubercolosi non è stato più visto a livello locale”, ha detto Stout, “perché abbiamo fatto un buon lavoro e ottenuto una terapia preventiva per molte persone”. Ma il mistero della sua strana mobilità dell’enigmatico batterio Mycobacterium tuberculosis di Raleigh è stato risolto.
Fonte:Cell
