Зарегистрироваться

Авторизоваться

забытый пароль

Забыли пароль? Пожалуйста, введите свой адрес электронной почты. Вы получите ссылку и создать новый пароль по электронной почте.

Добавить запись

Вы должны войти в систему, чтобы добавить запись .

Добавить вопрос

Вы должны авторизоваться, чтобы задать вопрос.

Авторизоваться

Зарегистрироваться

Добро пожаловать в Scholarsark.com! Ваша регистрация даст вам доступ к использованию больше возможностей этой платформы. Вы можете задавать вопросы, вносить свой вклад или дать ответы, просматривать профили других пользователей и многих других. Зарегистрироваться!

Физики раскрыли секрет плавания бактерий Helicobacter pylori: Как язва- и канцерогенный возбудитель выживает в желудке

Хотя и не так вдохновляюще, как сердце, и не так загадочно, как мозг., желудок так же впечатляет: мышечный мешок бурлит кислотой такой силы, что она растворяет металл, но не переваривает сам орган. Желудок защищает себя от собственной кислоты слизью., тактика, которая не всегда работает против язвы- и вызывающие рак Helicobacter Pylori, единственная известная бактерия, колонизирующая эту суровую среду. ЧАС. пилори как-то переживает кислоту, плавает сквозь слой слизи, и поражает клетки желудка. по оценкам 50 процентов людей питают ЧАС. пилори в их кишках, но только у некоторых из них развиваются язвы или рак желудка. Итак, понимая, как ЧАС. пилори выживает здесь является ключом к пониманию этих болезней.

Рама Банзил, профессор Бостонского университета физика, и из материаловедение & инжиниринг, который изучал желудочную слизь более двух десятилетий, обнаружил два фактора, которые дают бактериям преимущество: химические вещества, которые он выделяет, и его умение плавать. Оба имеют решающее значение для его успеха.

Бансиль, работа которых финансируется Национальный научный фонд, заинтересовался желудочной слизью в конце 1980-х гг.. «Вопрос тогда был: Желудок вырабатывает почти полгаллона желудочного сока в день., который кислый и может переваривать ногти, так почему же он не переваривает желудок??" она сказала. Исследователи подозревали, что тонкий слой слизи защищает желудок от этой кислоты., но никто точно не знал, как это работает. Бансиль, чьей областью исследований являются гели и гелеобразование, приступили к изучению очищенного белка муцина, что придает слизи желудка способность превращаться в гель. В этой ранней работе, она и ее коллеги обнаружили, что он превращается в гель только в чрезвычайно кислых условиях., рН ниже 4.

Потом, она обратила внимание на ЧАС. пилори. «Я решил, что мы на самом деле попытаемся посмотреть, как эта бактерия проникнет через, поскольку этот слой, вероятно, гелеобразный или, по крайней мере, очень вязкий., как мягкая зубная паста или вазелин," она сказала. «Как что-то плавает в такой среде?»

Некоторые исследователи предположили, что спиралевидная бактерия пробивалась сквозь густую слизь, как штопор.. Но в лабораторных опытах, Бансил и ее коллеги нашли, как ни странно, тот ЧАС. пилори, который передвигается с помощью вращающихся жгутиков, вообще не мог проплыть через гель. «Несмотря на то, что он жив и его жгутики вращаются, это не продвигается. Он просто остается на месте," она сказала.

ЧАС. пилориСпиралевидный ЧАС. пилори единственные известные бактерии, колонизирующие желудок человека. по оценкам 50 процентов людей питают ЧАС. пилори в их кишках, но только у некоторых развиваются язвы или рак желудка. Фото lucadp/iStock

Не так в желудочной слизи. Там, ЧАС. пилори вырабатывает фермент уреазу, который расщепляет мочевину в желудке на углекислый газ и аммиак, придание запаха аммиака дыханию инфицированных людей. аммиак, база, реагирует со слизью желудка, повышая его рН и разжижая его. «Это дегельминтизировало гель, и это обратимое гелеобразование было ключом к проникновению этой бактерии,»Говорит Bansil, который опубликовал это исследование в Труды Национальной академии наук в 2009.

Если ЧАС. пилориформа штопора не помогла ему просверлить слизь, — задавались вопросом Бансил и ее коллеги., почему у него такая форма? Другая спиралевидная бактерия называется Кампилобактер jejuni способен колонизировать верхний отдел тонкой кишки, так что форма должна быть важна для чего-то. «Мы хотели выяснить, почему ЧАС. пилори имеет спиральное тело,— говорит Майра Константин. (ГРС’17), кандидат наук, присоединившийся к лаборатории Бансила в 2014. «В чем преимущество?»

Многие предполагали, что штопорообразное тело увеличилось ЧАС. пилорискорость плавания в целом, потому что формы штопора создают тягу при вращении. Предыдущие эксперименты других групп подтвердили это., обнаружив, что спиралевидный Хеликобактер плавали в два-три раза быстрее, чем палочковидные Е. палочка. «Но это не очень хорошее сравнение, потому что вы действительно сравниваете два разных организма,»Говорит Bansil. Она сотрудничала с Нина Салама, микробиолог из Онкологического исследовательского центра Фреда Хатчинсона в Сиэтле, выведший мутанта ЧАС. пилори, то же, что и оригинал, но в форме стержня.

Потом их снимали, сотни за раз, купание в муцине и культуральном бульоне, посмотреть, кто из них поплыл быстрее. Сравнение видео, они обнаружили, что, в среднем, спиральные бактерии были примерно 10 в 15 процентов быстрее, чем их палочковидные родственники. Они опубликовали свои результаты в Молекулярная микробиология в 2015.

Но эти результаты были только средними. Константин хотел продолжить анализ, снимая движение и форму отдельных бактерий, кропотливый процесс. Снимая видео на высокой скорости, 200 кадров в секунду, she was able to record the speed, вращение, и форма тела отдельных бактерий. Она и ее коллеги обнаружили, что оба типа бактерий вращаются во время плавания., около 10 в 15 длины тела в секунду — «довольно хороший шаг,но спираль поплыла чуть быстрее, говорит Bansil. Чтобы понять, почему, Бансил и Константино отправили данные своему коллеге Генри Фу, доцент кафедры машиностроения МГУ им. Университет Юты, и его ученик Мехди Джаббарзаде, который использовал его для построения теоретической модели ЧАС. пилори плавание. Ученые из Юты обнаружили, что большее количество жгутиков способствует большей скорости, чем форме тела.; спиральная форма способствовала, в большинстве, 15 процент к движущей силе бактерий, подтверждая то, что ученые обнаружили ранее. « 15 разница в процентах выглядит не очень большой, но может быть достаточно преимущества, что спиральный будет выигрывать у удилища в долгосрочной перспективе,»Говорит Bansil.

Результаты, достижения, и видео доказательства, были опубликованы в ноябре 2016 в Наука Достижения. Бансил и ее коллеги сейчас изучают ЧАС. пилори от онкологического больного, а также желудочная слизь больного, поиск подсказок в специфическом взаимодействии бактерии с муцином.

Работа Бансила может оказаться полезной в другой области науки: доставки лекарств. «Многие лекарства не могут пройти через слизь.. Только очень маленькие наркотики могут пройти, или те, которые могут разрушить слизь," она сказала. Это не сложно сделать ЧАС.пАйлори безвреден для генетических манипуляций, и если его можно загрузить как капсулу, с, сказать, химиотерапевтический препарат, Затем бактерия могла бы использовать свою врожденную способность проникать через слизь и переносить лечение через нее., и доставить туда, где это необходимо. «Это может быть очень умный способ доставки целевого лекарства перорально.,»Говорит Bansil.


Источник: www.bu.edu, от

Около мари

Оставьте ответ