Immagine: Kaibo Xie, Lars Leichert, Konstanze Winklhofer e Verian Bader (da sinistra). Credit: RUB, Marquard
Le cellule immunitarie espellono i batteri con un cocktail tossico che contiene, tra le altre cose, candeggina a base di cloro. Ciò porta all’ossidazione delle proteine all’interno della cellula batterica in pochi secondi, causando la morte batterica.
I ricercatori hanno pubblicato il loro rapporto sulla rivista E-Life del 6.3.2018.
I globuli bianchi divorano i batteri
Quando i batteri entrano nel flusso sanguigno, i granulociti neutrofili, i globuli bianchi più comuni, sono la prima linea di difesa. Divorano letteralmente gli invasori – un processo che viene definito fagocitosi. Inglobano ogni batterio e lo inondano di un cocktail tossico costituito da cosiddette specie reattive dell’ossigeno che includono il perossido di idrogeno, un ingrediente di molti agenti antisettici e candeggina a base di cloro. Queste sostanze distruggono le molecole del batterio attraverso l’ossidazione – una reazione chimica, in cui vengono modificati gli stati di ossidazione degli atomi.
( Vedi anche: L’ intelligenza artificiale identifica i batteri in modo rapido e preciso).
I dettagli di questa reazione di difesa non sono completamente chiari: come e quando i batteri vengono inondati da questo cocktail velenoso? Succede solo all’interno delle cellule immunitarie? Quanto dura il processo? Quali enzimi della cellula immunitaria sono coinvolti?
“Una volta trovata una risposta a queste domande, capiremo come alcuni batteri sconfiggono il nostro sistema immunitario e come il sistema immunitario è compromesso da alcuni difetti genetici“, spiega Lars Leichert della Ruhr Universitat Bochum.
Nuove proteine fluorescenti
Al fine di ottenere informazioni dettagliate sul processo, il team ha utilizzato proteine fluorescenti che sono state sviluppate solo di recente. Queste proteine contengono una coppia di amminoacidi sensibili all’ossidazione chimica. Sotto la luce blu, questi cosiddetti roGFP sono verdi. Se la coppia di amminoacidi è ossidata, brillano anche sotto la luce viola.
Nei loro esperimenti, il gruppo ha utilizzato batteri di Escherichia coli che contenevano geni artificiali con il progetto di roGFPs. I ricercatori hanno collocato questi batteri insieme alle cellule immunitarie, che hanno inghiottito i batteri proprio come previsto. Sotto un microscopio a super risoluzione, che è stato finanziato dallo stato di Northrhine-Westfalia e dalla Fondazione di ricerca tedesca, i ricercatori hanno osservato che i roGFP all’interno del batterio brillavano sotto una luce blu. Una volta che sono stati completamente divorati, i roGFP si sono ossidati in pochi secondi e brillavano anche sotto la luce violetta.
Le cellule immunitarie usano la candeggina
“Sulla base della velocità e della specificità con cui i roGFP si sono ossidati, abbiamo dedotto che la candeggina a base di cloro svolge il ruolo chiave nel processo, il che significa che le cellule immunitarie utilizzano la candeggina per uccidere i batteri”, conclude Leichert.
Per identificare gli enzimi richiesti dalle cellule immunitarie per miscelare con successo un cocktail micidiale, i ricercatori hanno sperimentato cellule prive di enzimi specifici. Hanno visto che le cellule che mancavano di un enzima attivo NOX2 non erano in grado di distruggere i batteri attraverso l’ossidazione. Questo enzima manca anche nei pazienti con una certa malattia genetica. L’ossidazione era anche minore nelle cellule immunitarie in cui la mieloperossidasi era bloccata, l’enzima necessario per generare candeggina da cloro.
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