Microbiologie in hapklare porties
Vibrio cholerae jaagt op immuuncellen met behulp van biofilm.
Bacteriën zijn kleine maar complexe organismen. We weten hoe verschillende bacteriën ons voortdurend infecteren en ons immuunsysteem schiet dan te hulp! Het immuunsysteem bestaat uit cellen zoals macrofagen die door ons hele lichaam circuleren en die bacteriën opslokken en opeten als ze ze tegenkomen. Maar bacteriën, de slimme organismen die ze zijn, hebben verschillende strategieën ontwikkeld om het immuunsysteem te omzeilen.
In een groep kunnen bacteriën met elkaar praten en zich aan elkaar hechten om een biofilm te vormen door een extracellulaire matrix te produceren. De matrix van biofilm kan dienen als een dekmantel voor bacteriën om zich te verbergen en te beschermen tegen de immuuncellen en de antibiotica die we innemen. Maar hoe bacteriële biofilm precies interageert met onze immuuncellen was tot nu toe niet bekend…
Kunnen bacteriën biofilm vormen op immuuncellen?
In een onderzoek probeerden Vidakovic en zijn team de interactie te begrijpen tussen immuuncellen en Vibrio cholerae, een bacterie waarvan bekend is dat hij een biofilm vormt en diarree veroorzaakt bij mensen.
Eerst controleerden de auteurs of Vibrio cholerae al dan niet een biofilm kan vormen op onze immuuncellen. Met microscopie ontdekten ze dat V. cholerae zich hechtte aan verschillende immuuncellen. Na verloop van tijd vormde het een meerlagige biofilm. Interessant genoeg doodde de bacterie na de vorming van de biofilm dezelfde immuuncellen en verspreidde hij zich later in de omgeving om zich aan andere cellen te hechten (afbeelding 1). Dit suggereert dat bacteriële biofilm ook jaagt op immuuncellen!
De auteurs probeerden vervolgens uit te vinden hoe Vibrio zich hecht aan immuuncellen. Over het algemeen gebruiken bacteriën moleculen genaamd adhesine om zich aan de epitheelcellen te hechten. Maar bacteriën die geen adhesine kunnen produceren, vormen ook een biofilm op immuuncellen met behulp van flagellen en mannosegevoelige hemagglutinine (MSHA) of TC pili. Deze twee aanhangsels breken af van de bacterie en worden onderdeel van de biofilmmatrix om de stabiliteit van de biofilm te vergroten.
Hoe gebruikt de bacterie biofilm om immuuncellen te doden?
Vibrio produceert verschillende gifstoffen en een daarvan is hemolysine (HlyA). Het HlyA-eiwit zorgt ervoor dat bacteriën zich hechten en vormt poriën om de cellen te doden. Maar als deze gifstoffen door bacteriën kunnen worden geproduceerd zonder biofilm te vormen, waarom zouden bacteriën dan biofilm vormen?
Dit is waarom.
Het team ontdekte dat biofilmvorming op immuuncellen helpt bij de ophoping van HlyA-toxine in hun buurt. Geaccumuleerde hoge doses toxine in de biofilm maken biofilmproducerende bacteriën effectiever in het doden van macrofagen.
Later, na het doden van immuuncellen, daalde het niveau van c-di-GMP, een kleine molecule die voorkomt in verschillende signaalwegen. Dit zorgde ervoor dat de biofilm zich verspreidde en hielp zo bij de verspreiding van bacteriële cellen.
Hoe komt Vibrio in contact met macrofagen?
Vibrio koloniseert het darmoppervlak, terwijl immuuncellen zich binnenin bevinden. Maar hoe komt Vibrio cholerae dan in contact met de immuuncellen? Breekt de bacterie door de barrière van het darmepitheel en komt dan in contact met de immuuncellen?
Om deze vragen te beantwoorden, gebruikten de wetenschappers een opstelling die wordt getoond in Figuur 2. In deze opstelling kweekten ze macrofagen aan de basis en darmepitheelcellen van een menselijke dunne darm organoïde op een doorlaatbaar bovenoppervlak. Ze infecteerden de bovenste epitheellaag met Vibrio cholerae. Met microscopie zagen ze dat Vibrio door de epitheellaag heen kon breken om de immuuncellen te bereiken en ze te doden.
Bron afbeelding: Vidakovic L et al (2023)
In het algemeen toonde dit onderzoek aan dat Vibrio cholerae een biofilm vormt op de immuuncellen. Voor het eerst werd aangetoond dat bacteriële biofilm een predatiestrategie is om immuuncellen te doden, waardoor hun aantal in de omgeving afneemt (afbeelding 3). Deze studie onthulde dus de omgekeerde rol van bacteriën die de jager zijn en immuuncellen die worden opgejaagd.
Link to the original post: Vidakovic L, Mikhaleva S, Jeckel H, Nisnevich V, Strenger K, Neuhaus K, Raveendran K, Ben-Moshe NB, Aznaourova M, Nosho K, Drescher A, Schmeck B, Schulte LN, Persat A, Avraham R, Drescher K. Cell, 2023 Jun 8. 10.1016/j.cell.2023.05.008
Featured image: Anthony D’Onofrio from Flickr
Vertaald door: Liang Hobma
micro-bites.org 