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Physiciens Secrets de natation Uncover de Helicobacter pylori Les bactéries: Comment l'ulcère- et pathogène causant le cancer survit à l'estomac

Bien que pas aussi inspirant que le cœur ou aussi mystérieux que le cerveau, l'estomac est tout aussi impressionnant: le sac musculaire barattes avec de l'acide si puissant qu'il va dissoudre le métal, mais ne digère pas l'organe lui-même. L'estomac se protège de son propre acide avec un revêtement de mucus, une tactique qui ne fonctionne pas toujours contre l'ulcère- et cancérigène Helicobacter pylori, la seule bactérie connue pour coloniser cet environnement hostile. H. pylori en quelque sorte survit à l'acide, nage à travers la couche de mucus, et infecte les cellules de l'estomac. Montant approximatif de 50 pour cent des humains hébergent H. pylori dans leurs tripes, mais seulement quelques-uns d'entre eux développent des ulcères ou cancer de l'estomac. Alors comprendre comment H. pylori survit ici est la clé pour comprendre ces maladies.

Rama Bansil, un professeur de l'Université de Boston la physique, et de la science des matériaux & ingénierie, qui a étudié le mucus de l'estomac pendant plus de deux décennies, a découvert deux facteurs qui donnent à la bactérie une jambe: les produits chimiques qu'elle sécrète et son savoir-faire à la natation. Les deux sont essentiels à son succès.

Bnsil, dont les travaux sont financés par le Fondation nationale de la science, est devenu curieux au sujet de mucus de l'estomac dans les années 1980 en retard. « La question était à l'époque: L'estomac produit près d'un demi-gallon de jus gastrique par jour, qui est acide et peut digérer les ongles, alors pourquoi ne pas digérer l'estomac?" elle dit. Les chercheurs soupçonnaient que la fine couche de mucus protégé l'estomac de cet acide, mais personne ne savait exactement comment cela a fonctionné. Bnsil, dont le domaine de recherche est de gels et de gélification, a commencé à étudier la mucine protéine purifiée, ce qui donne estomac mucus sa capacité à gel. Dans ces premiers travaux, elle et ses collègues ont constaté qu'il gélifié que dans des conditions extrêmement acides, en dessous d'un pH de 4.

Plus tard, elle tourna son attention vers H. pylori. «J'ai décidé que nous réellement essayer de voir comment cette bactérie obtient à travers, puisque cette couche est probablement semblable à un gel ou au moins certainement très visqueux, comme un dentifrice doux ou de la vaseline," elle dit. « Comment nager quelque chose à travers un tel milieu?»

Certains chercheurs ont émis l'hypothèse que la bactérie en forme de spirale fora son chemin à travers le mucus épais comme un tire-bouchon. Mais dans des expériences de laboratoire, Bansil et ses collègues ont constaté, étonnamment, cette H. pylori, qui se propulse avec flagelles rotatif, ne pouvait pas nager à travers un gel du tout. « Même si elle est en vie et ses flagelles tournent, il ne se déplace pas à l'avance. Il reste juste en place," elle dit.

H. pyloriEn forme de spirale H. pylori est la seule bactérie connue pour coloniser l'estomac humain. Montant approximatif de 50 pour cent des humains hébergent H. pylori dans leurs tripes, mais seulement certains développent des ulcères ou cancer de l'estomac. Photo par lucadp / IStock

Pas dans le mucus de l'estomac. Là, H. pylori sécrète une enzyme appelée uréase, qui se décompose de l'urée dans l'estomac en dioxyde de carbone et de l'ammoniac, donnant l'odeur d'ammoniac à la respiration des personnes infectées. Ammoniac, une base, réagit avec le mucus de l'estomac, élever son pH et liquéfier. « Il dé-gélifiée le gel, et ce fut réversible gélification la clé de laisser cette bactérie faire passer,» Dit Bansil, qui a publié cette recherche dans Compte rendu des Académies nationales des sciences dans 2009.

Si H. pyloriforme de tire-bouchon de » ne pas l'aider à percer à travers le mucus, demandé Bansil et ses collègues, pourquoi a-t-il cette forme? Une autre bactérie en forme de spirale appelée Campylobacter jejuni est capable de coloniser la partie supérieure de l'intestin grêle, de sorte que la forme doit être importante pour quelque chose. « Nous voulions savoir pourquoi H. pylori a un corps hélicoïdal,» Dit Maira Constantino (GRS'17), un candidat au doctorat qui a rejoint le laboratoire de Bansil en 2014. « Quel est l'avantage là-bas?»

Beaucoup ont supposé que le corps en forme de tire-bouchon augmentait H. pyloride » la vitesse de nage en général, car les formes de tire-bouchon produisent une poussée quand ils tournent. Des expériences antérieures d'autres groupes ont soutenu cette, trouver cette forme de spirale Helicobacter nagé deux à trois fois plus vite qu'en forme de tige E. coli. « Mais ce n'est pas une bonne comparaison, parce que vous comparez vraiment deux organismes différents,» Dit Bansil. Elle a collaboré avec Nina Salama, un microbiologiste du Fred Hutchinson Cancer Research Center à Seattle qui avait élevé un mutant H. pylori, le même que l'original en forme de tige mais.

Puis ils les ont filmés, des centaines à la fois, natation dans un bouillon de culture et mucine, pour voir ceux qui a nagé plus vite. En comparant les vidéos, ils ont constaté que, en moyenne, bactéries hélicoïdales allaient 10 à 15 pour cent plus rapide que leurs parents en forme de tige. Ils ont publié leurs résultats dans microbiologie moléculaire dans 2015.

Mais ces résultats sont que des moyennes. Constantino voulait poursuivre l'analyse, en filmant le mouvement et la forme de bactéries individuelles, un processus laborieux. En prenant la vidéo à grande vitesse, 200 images par seconde, elle a pu enregistrer la vitesse, rotation, et la forme du corps de bactéries individuelles. Elle et ses collègues ont découvert que les deux types de bactéries filées comme ils ont nagé, sur 10 à 15 corps par des longueurs de deuxième « une assez bonne foulée,» Mais l'hélice a nagé un peu plus vite, dit Bansil. Pour comprendre pourquoi exactement, Bansil et Constantino envoyé les données à Henry collègue Fu, professeur agrégé au département de génie mécanique de Université de l'Utah, et son élève Mehdi Jabbarzadeh, qui l'a utilisé pour construire un modèle théorique de H. pylori natation. Les scientifiques de l'Utah ont constaté que plus ayant flagelles plus contribué à la vitesse que la forme du corps; la forme hélicoïdale a contribué, au plus, 15 pour cent à la poussée propulsive des bactéries, confirmant ce que les scientifiques avaient trouvé avant. "Le 15 pour cent de différence ne semble pas très grand, mais il peut être assez d'un avantage que celui hélice gagnera sur la tige à long terme,» Dit Bansil.

Les resultats, et des preuves vidéo, ont été publiés en Novembre 2016 dans Les progrès scientifiques. Bansil et ses collègues étudient maintenant H. pylori d'un patient cancéreux, ainsi que les mucus de l'estomac du patient, la recherche d'indices dans l'interaction spécifique de la bactérie avec mucine.

Le travail de Bansil peut se révéler utile dans un autre domaine de la science: l'administration de médicaments. « De nombreux médicaments ne peuvent pas traverser le mucus. Seuls les médicaments très petits peuvent traverser, ou ceux qui peuvent briser le mucus," elle dit. Il n'est pas difficile de rendre H.pylori inoffensif par manipulations génétiques, et si elle peut être chargée comme une capsule, avec, dire, un médicament de chimiothérapie, la bactérie pourrait alors utiliser sa capacité innée à traverser le mucus et porter le traitement à travers, et de le livrer là où il faut. « Cela pourrait être une façon très intelligente de livrer oralement un médicament ciblé,» Dit Bansil.


La source: www.bu.edu, par

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