Ένα μόριο που παράγεται φυσιολογικά από βακτήρια του εντέρου μπορεί να αποτελεί μέρος μιας άγνωστης μέχρι σήμερα άμυνας απέναντι στο Campylobacter jejuni, ένα από τα σημαντικότερα βακτήρια που προκαλούν τροφιμογενείς λοιμώξεις. Ερευνητές του Michigan State University διαπίστωσαν ότι η ινδόλη, προϊόν του μεταβολισμού της τρυπτοφάνης από συγκεκριμένα βακτήρια του μικροβιώματος, μπορεί να αναστείλει την ανάπτυξη του παθογόνου επηρεάζοντας την αναπνοή και τον ενεργειακό μεταβολισμό του. Το εύρημα αποκτά ιδιαίτερο ενδιαφέρον επειδή η ίδια ερευνητική ομάδα διαπίστωσε ότι η εντερική φλεγμονή μειώνει τα επίπεδα της ινδόλης, καθώς περιορίζει βακτηριακές ομάδες που είναι υπεύθυνες για την παραγωγή της. Με αυτόν τον τρόπο φαίνεται να αποδυναμώνεται ένας φυσικός μηχανισμός αντίστασης του εντέρου, δημιουργώντας συνθήκες που επιτρέπουν στο C. jejuni να πολλαπλασιαστεί ευκολότερα.
Για να μελετήσουν τη σχέση μεταξύ φλεγμονής και αποικισμού, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ποντίκια στα οποία προκάλεσαν προσωρινή εντερική φλεγμονή με δεξτράνη θειικού νατρίου. Τα φυσιολογικά ποντίκια είναι σχετικά ανθεκτικά στον αποικισμό από C. jejuni, όμως η φλεγμονή άλλαξε σημαντικά αυτή την εικόνα. Τρεις ημέρες μετά τη μόλυνση, στα ποντίκια με φλεγμονή καταγράφηκαν περίπου 1 έως 10 δισεκατομμύρια αποικίες του βακτηρίου ανά γραμμάριο ιστού του παχέος εντέρου, ενώ στα ζώα χωρίς φλεγμονή το παθογόνο είτε δεν ανιχνευόταν είτε βρισκόταν κάτω από το όριο ανίχνευσης. Παράλληλα, η λοίμωξη επιδείνωσε τη φλεγμονή και τη βλάβη του εντερικού ιστού στα συγκεκριμένα ζώα. Η ανάλυση του μικροβιώματος έδωσε στη συνέχεια μια πιθανή εξήγηση. Η φλεγμονή είχε μειώσει αρκετές ομάδες αναερόβιων βακτηρίων που συνδέονται με την παραγωγή ινδόλης και λιπαρών οξέων βραχείας αλύσου, ενώ οι μετρήσεις έδειξαν ότι τα επίπεδα ινδόλης στο έντερο είχαν πράγματι μειωθεί. Ταυτόχρονα, αυξήθηκε η τρυπτοφάνη, γεγονός που υποδηλώνει ότι είχε περιοριστεί η μικροβιακή μετατροπή της σε ινδόλη.
Η ινδόλη «κόβει» την ενέργεια του παθογόνου
Το επόμενο ερώτημα ήταν αν η μειωμένη ινδόλη αποτελεί απλώς συνέπεια της φλεγμονής ή αν η ίδια η απουσία της βοηθά το Campylobacter να αναπτυχθεί. Τα πειράματα έδειξαν ότι οι συγκεντρώσεις ινδόλης που μπορούν να υπάρχουν φυσιολογικά στο έντερο είχαν άμεση επίδραση στο βακτήριο. Σε συγκεντρώσεις 0,5 και 1 millimolar, η ινδόλη ανέστειλε σημαντικά την ανάπτυξη του C. jejuni, ενώ στη συγκέντρωση του 1 millimolar παρατηρήθηκε σχεδόν πλήρης απώλεια της βιωσιμότητας του βακτηρίου έπειτα από 30 ώρες. Η ανάλυση της γονιδιακής δραστηριότητας έδειξε ότι επηρεάστηκαν μηχανισμοί που σχετίζονται με την αερόβια και νιτρική αναπνοή, την αξιοποίηση του γαλακτικού και τον κύκλο του τρικαρβοξυλικού οξέος.
Συνολικά, η έκθεση στην ινδόλη μείωσε περίπου δέκα φορές την αναπνευστική δραστηριότητα του C. jejuni, ενώ τα επίπεδα ATP στο εσωτερικό των βακτηριακών κυττάρων μειώθηκαν περίπου τρεις φορές. Με άλλα λόγια, το μόριο φαίνεται να παρεμβαίνει στην ικανότητα του παθογόνου να παράγει και να χρησιμοποιεί την ενέργεια που χρειάζεται για να αναπτυχθεί.
Οι ερευνητές δοκίμασαν στη συνέχεια αν θα μπορούσαν να αξιοποιήσουν έναν μικροοργανισμό που παράγει φυσικά ινδόλη. Χορήγησαν στα ποντίκια το προβιοτικό Escherichia coli Nissle 1917, το οποίο παράγει ινδόλη από την τρυπτοφάνη. Ο μικροοργανισμός μείωσε τον αποικισμό από C. jejuni περίπου 100 φορές σε σύγκριση με μια γενετικά τροποποιημένη εκδοχή του που δεν μπορούσε να παράγει ινδόλη. Όταν χορηγήθηκε απευθείας ινδόλη, ο αποικισμός μειώθηκε περίπου 1.000 φορές.
Τα αποτελέσματα ανοίγουν την προοπτική για νέες προσεγγίσεις ελέγχου του Campylobacter χωρίς τη χρήση αντιβιοτικών, είτε μέσω της ίδιας της ινδόλης είτε μέσω μικροοργανισμών που μπορούν να την παράγουν. Ωστόσο, πρόκειται ακόμη για προκλινική έρευνα σε κυτταρικά συστήματα και ποντίκια και δεν σημαίνει ότι η αύξηση της ινδόλης μέσω της διατροφής ή η λήψη συγκεκριμένων προβιοτικών μπορεί σήμερα να προστατεύσει τον άνθρωπο από λοίμωξη. Παραμένει μάλιστα ένα κρίσιμο ερώτημα. Η ινδόλη υπάρχει φυσιολογικά και στο ανθρώπινο έντερο, ενώ μπορεί να περιορίζει το C. jejuni. Οι ερευνητές θέλουν επομένως να κατανοήσουν πώς το βακτήριο καταφέρνει να ξεπερνά αυτή τη φυσική άμυνα και να προκαλεί λοίμωξη. Η απάντηση σε αυτό το ερώτημα μπορεί να δείξει αν η σχέση μεταξύ μικροβιώματος, φλεγμονής και Campylobacter μπορεί πράγματι να αξιοποιηθεί για την ανάπτυξη νέων τρόπων πρόληψης ή αντιμετώπισης της καμπυλοβακτηριδίωσης.
Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Science Advances.
