| ||||||||
Charakterystyka i udział nanobakterii w chorobach układu moczowegoKatedra i Zakład Mikrobiologii Lekarskiej AM w Warszawie
kierownik Katedry i Zakładu Mikrobiologii Lekarskiej AM w Warszawie: prof. dr hab. med. Mirosław Łuczak Nanobakterie zostały odkryte w końcu 80. lat XX wieku przez amerykańskiego geologa Roberta Folka podczas badań we Włoszech wapiennych skał osadowych przy użyciu skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM). Odkrywca opisał je po raz pierwszy w 1990 roku. Dziesięć lat temu nanobakterie znaleziono w materiale biologicznym, początkowo w próbkach komercyjnych surowic cielęcych i bydlęcych stosowanych do wzbogacania podłóż do hodowli komórkowych, a następnie w próbkach krwi zwierzęcej i ludzkiej. W XXI wieku nanobakterie są już uznanym ludzkim patogenem. Uważa się je za czynniki etiologiczne kamic narządowych i zwapnień tkankowych o różnej lokalizacji. Nanobakterie lub nannobakterie (NB) są najmniejszymi znanymi dotychczas bakteriami. Mają one wielkość średnich i dużych wirusów. Są więc najmniejszymi autonomicznie replikującymi się organizmami na Ziemi. Zalicza się je do atypowych bakterii karłowatych (ang. dwarf bacteria). Nanobakterie uczestniczą w kilku procesach geochemicznych zachodzących na kuli ziemskiej. Biorą także udział w fizjologicznych i patologicznych procesach przebiegających w żywych organizmach. Te zjawiska dotyczą niektórych zwierząt bezkręgowych i kręgowych, w tym także ludzi. W 1996 i 1998 roku stwierdzono obecność form podobnych do nanobakterii w meteorytach znalezionych na Antarktydzie i w Meksyku (w pobliżu miasta Allende w 1969 roku). Pierwszy z tych meteorytów, oznaczony symbolem ALH84001, był pochodzenia marsjańskiego. Prawdopodobne jest więc istnienie pozaziemskich nanobakterii. Ostatnio przedstawiono pogląd, że życie na Ziemi i Marsie mogło rozpocząć się od struktur podobnych do nanobakterii, nazwanych „nanopęcherzykami” (ang. nanovesicles – NV). Udział nanobakterii w procesach geochemicznychNanobakterie odgrywają ważną rolę w środowisku naturalnym i sztucznym, przyczyniając się do:
Udział nanobakterii w procesach zachodzących w żywych organizmachStwierdzono, że nanobakterie uczestniczą w następujących procesach dotyczących zwierząt bezkręgowych i kręgowych:
Właściwości nanobakteriiDo tej pory opisano kilkanaście cech mikroorganizmów należących do grupy nanobakterii:
Chorobotwórczość nanobakteriiWystępowanie nanobakterii w próbkach materiału biologicznego pochodzących od ludzi opisano w 1997 roku. E. Olavi Kajander i Neva Ciftcioglu, pracownicy Zakładu Biochemii Uniwersytetu w Kuopio (Finlandia), wykazali obecność tych karłowatych bakterii w próbkach krwi pobranych od zdrowych studentów medycyny z tej samej uczelni. Fakt izolacji z krwi podkreśla nazwa gatunkowa tych mikroorganizmów: Nanobacterium sanguineum.
Nanobakterie wykrywa się w 60-90% kamieni nerkowych izolowanych od ludzi (badania przeprowadzono w kilku krajach świata na kontynentach: europejskim, północnoamerykańskim i azjatyckim). Większość (około 90%) tych kamieni ma apatytowe centrum, co wskazuje na pochodzenie nanobakteryjne. Nanobakterie są bowiem jedynymi żywymi organizmami tworzącymi węglan apatytu (węglan fosforanowo-wapniowy). Prawdopodobny mechanizm powstawania i rozwoju kamienia moczowego jest następujący. Po zakażeniu nanobakterie, charakteryzujące się silnym nefrotropizmem, przedostają się szybko do nerek i zasiedlają komórki nabłonkowe, wytwarzając biofilm. Następnie namnażają się zewnątrzkomórkowo i wewnątrzkomórkowo (ulegają internalizacji), tworząc i odkładając na swojej powierzchni węglan apatytu. Nagromadzenie biogennego apatytu przyczynia się do powstawania mikroskopijnych zwapnień i uszkadzania nabłonka (dochodzi do utworzenia apatytowego centrum kamienia moczowego, które staje się centrum krystalizacji). W kolejnym etapie następuje rozrost kamienia na skutek namnażania się komórek nanobakteryjnych oraz zwiększania się masy wytwarzanego przez nie węglanu apatytu i biofilmu, a także na skutek kontaktu z obecnym w kielichach nerkowych moczem przesyconym składnikami mineralnymi. Nanobakterie doprowadzają także do niszczenia kanalików nerkowych na drodze apoptozy komórek tkanki nerkowej. Wykazano, że istnieje związek między nanobakteriami i wielotorbielowatością nerek (PKD). Komórki nanobakteryjne i/lub ich antygeny występują w nerkach oraz moczu chorych z PKD. U tych pacjentów nanobakterie znajduje się w bioptatach tkanki nerkowej, płynie aspirowanym z torbieli nerek i próbkach moczu. Choroba prowadzi do znacznego zniszczenia czynnego miąższu nerkowego. Konieczne są dalsze badania w celu określenia udziału nanobakterii w patogenezie tego schorzenia. Nanobakterie należą do ludzkich patogenów związanych również ze schorzeniami poza układem moczowym. Stwierdzono, że wywołują:
Ostatnio (w latach 2003-2004) pojawiły się publikacje przedstawiające wyniki wstępnych badań, które sugerują udział nanobakterii w następujących schorzeniach:
Czynniki zjadliwości nanobakteriiNa temat czynników wirulencji nanobakterii wiadomo niewiele. W patogenezie zakażeń nanobakteryjnych biorą lub mogą brać udział:
Niezbędne są dalsze badania dotyczące wyżej wymienionych czynników oraz poszukiwanie nowych czynników zjadliwości nanobakterii. Diagnostyka zakażeń o etiologii nanobakteriiDo badań mikrobiologicznych pobiera się następujące próbki materiału klinicznego: krew, mocz, żółć, płyn z torbieli, wycinek tkanki, bioptat tkanki. Opisywane są bezpośrednie i pośrednie metody diagnostyczne. Do metod bezpośrednich zalicza się:
Do pośredniej diagnostyki zakażeń wywoływanych przez Nanobacterium sanguineum stosowany jest odczyn immunoenzymatyczny ELISA, służący do detekcji przeciwciał antynanobakteryjnych w surowicy krwi pacjenta. Wrażliwość nanobakterii na lekiWyniki pierwszych badań dotyczących lekowrażliwości nanobakterii in vitro opublikowano w 2002 roku. Określono wrażliwość na leki jednego szczepu Nanobacterium sanguineum, wyizolowanego z płodowej surowicy cielęcej (z komercyjnego preparatu służącego do wzbogacania podłóż do hodowli komórkowych). Zastosowano metodę seryjnych rozcieńczeń leku w podłożu płynnym (DMEM). Oznaczenia wykonywano w 96-dołkowych płytkach plastikowych o płaskim dnie (mikrometoda). Czas inkubacji testów wynosił 14 dni. Do badań użyto dwudziestu trzech leków przeciwbakteryjnych i dziesięciu innych leków. Wobec nanobakterii były aktywne następujące leki antybakteryjne (antybiotyki/chemioterapeutyki):
Wśród pozostałych leków aktywnością antynanobakteryjną odznaczały się:
Wyżej wymienione leki, z wyjątkiem ampicyliny, wywierały działanie nanobakteriobójcze. Konieczne są dalsze badania lekowrażliwości nanobakterii z użyciem większej liczby szczepów, a szczególnie szczepów pochodzących z próbek materiału klinicznego. Literatura:
|
