Bordetella pertussis je striktně lidský patogen způsobující závažné respirační onemocnění zvané černý kašel. Díky vakcinaci toto velmi nakažlivé a zpravidla smrtelné onemocnění téměř vymizelo, nicméně v posledních dvaceti letech dochází zejména v ekonomicky rozvinutých zemích k jeho návratu a B. pertussis se tak zařadila mezi tzv. reemerging pathogens, tj. navracející se patogeny. Důvodů, proč se incidence tohoto onemocnění navzdory očkování zvýšila je řada, jedním ze zásadních důvodů je schopnost bakterií B. pertussis adaptovat se jak na účinky vakcíny, tak i na samotného lidského hostitele.
Hemolytické kolonie Bordetella pertussis na krevním agaru
B.pertussis se společně s příbuzným patogenem B. bronchiseptica vyvinula ze společného prapředka a její specializace na lidskou populaci se započala relativně nedávno. V rámci této postupné adaptace došlo v genomu B. pertussis k funkčnímu znehodnocení či ztrátě stovek genů, které již nebyly pro infekci a kolonizaci lidské populace dále potřebné. B. pertussis tak na rozdíl od B. bronchiseptica není schopna přežívat mimo lidské tělo. Vědci z Mikrobiologického ústavu Akademie věd v pražské Krči ve své zatím poslední práci publikované v prestižním časopise mBio ukázali, že jedním z geneticky znehodnocených genů v genomu B. pertussis je i gen kódující exportér manganu. Mangan je velmi důležitý faktor pro přežívání patogenních baktérií v lidském hostiteli a přispívá k jejich adaptaci na stresové podmínky a na imunitní odpověď hostitele. Proto se lidský organismus infekci brání mimo jiné bráněním přístupu bakterií k manganu v hostitelském prostředí a de facto se tak snaží patogen „vyhladovět“. Výzkum pod vedením Dr. Branislava Večerka prokázal, že znehodnocení exportéru, tj. zamezení exportu manganu z buněk B. pertussis, umožňuje patogenu akumulovat drahocenný mangan a lépe se tak vypořádat se stresovými podmínkami jako je oxidativní stres. Jinými slovy, evoluční ztráta funkce exportéru manganu zvýšila šanci B. pertussis přežívat v lidském hostiteli.
RNDr. Branislav Večerek, CSc. je vedoucím Laboratoře post-transkripční kontroly genové exprese
Taková ztráta funkčnosti genu či jeho produktu je zpravidla nenávratná. Proto byli vědci velmi překvapeni výsledky experimentu, ve kterém použili toxická množství manganu. Zjistili, že na agarových plotnách obsahujících vysoké koncentrace manganu přežívají s nízkou frekvencí rezistentní bakterie. Následná genetická analýza odhalila, že u těchto bakterií došlo ke genetické modifikaci a k obnovení funkce exportéru. Tyto výsledky naznačují, že B. pertussis si „pamatuje“, že kdysi bývala baktérií žijící ve volné přírodě, kde se mohla setkat s toxickými koncentracemi manganu. „Tento typ flexibilní adaptace na nedostatek či přebytek manganu nebyl dosud popsán a přináší tak novou představu o evoluci patogenních bakterií v průběhu jejich postupné adaptace na hostitelské prostředí“, vysvětluje první autor studie Ing. Jan Čapek. Takové poznatky jsou zajímavé nejen z hlediska základního výzkumu, ale mohou být později využity k lépe zacílené léčbě onemocnění.
Výsledky uveřejnil časopis mBio.
Ing. Jan Čapek z Laboratoře post-transkripční kontroly genové exprese
Kultura Bordetella pertussis zaočkovaná na krevním agaru