[SchrödingersCat]

Mukus Bizi Mikroplardan Nasıl Koruyor

Vücudumuzun 200 metrekareden fazlası (sindirim sistemi, akciğerler ve idrar yolu dahil) mukusla kaplıdır. Son yıllarda, bilim adamları mukusun sadece bakterileri ve virüsleri yakalayan fiziksel bir engel olmadığını, aynı zamanda patojenleri de etkisiz hale getirip enfeksiyonlara yakalanmamızı engellediğine dair bazı kanıtlar bulundu.

MIT'de yapılan yeni bir çalışma, glikanların (sümükte bulunan dallı şeker molekülleri) mikropları kontrol altına aldığını gösteriyor. Mukusta yüzlerce farklı glikan vardır ve MIT ekibi bu moleküllerin bakterilerin birbirleriyle iletişim kurmasını ve bulaşıcı biyofilmler oluşturmasını önleyerek bakterileri zararsız hale getirdiğini keşfetti.

"Mukus sahip olduğumuz tedavi edici bir altın madenidir. Bu glikanların çok geniş ve sofistike bir biyolojik fonksiyonları var. Mikropların davranışlarını düzenleyecek şekilde evrimleşmişler.” -Katharina Ribbeck

Doğa Mikrobiyolojisinde ortaya çıkan bu çalışmada araştırmacılar, glikanların kistik fibroz hastalarında ve bağışıklık sistemi zayıflamış insanlarda enfeksiyonlara neden olabilecek fırsatçı bir patojen olan Pseudomonas aeruginosa ile etkileşimlerine odaklandı. Ribbeck'in laboratuarında yapılan çalışmalar glikanların diğer mikropların davranışlarını da düzenleyebileceğini gösterdi.

Güçlü Savunucular

Ortalama bir insan her gün birkaç litre sümük üretir ve yakın zamana kadar bu sümüğün öncelikle kayganlaştırıcı ve fiziksel bir bariyer işlevi gördüğü düşünülürdü. Fakat Ribbeck ve diğerleri, mukusun bakteriyel davranışlara müdahale edebileceğini, mikropların yüzeylere yapışmasını ve birbirleriyle iletişim kurmasını önlediğini gösterdiler.

Yeni çalışmada Ribbeck, mukusdaki glikanların  mikropların davranışını kontrol etme yeteneğine dahil olup olmadığını test etmek istedi. Bir tür oligosakarit olan bu şeker molekülleri, müsin denilen proteinlere bağlanır ve mukusun jelimsi yapısı ortaya çıkar. Mukus ile glikanlar arasındaki ilişki hakkında çok fazla çalışma bulunmuyordu fakat Ribbeck glikanların mukusta çok önemli bir rol oynadığını düşünüyordu.

Bu olasılığı keşfetmek için, glikanları izole etti ve onları Pseudomonas aeruginosa'ya maruz bıraktı. Müsin glikanlarına maruz kaldıktan sonra bakteriler, konakçıya daha az zarar verecek şekilde geniş çaplı değişiklikler geçirdi. Örneğin, artık toksinler üretmemişler veya bakteri iletişimi için gerekli olan genleri üretememişlerdi.

Bu mikrop öldürücü aktivite, bu bakterinin enfeksiyon oluşturma kabiliyetini önemli ölçüde engelliyordu.     

Bu deneylerde, araştırmacılar yüzlerce glikan koleksiyonu kullandılar, ancak şimdi özellikle farklı yollarla veya farklı mikroplarla etkileşime girebilen bireysel glikanların etkilerini incelemeyi planlıyorlar.

Bakteriyel Etkileşimler

Pseudomonas aeruginosa, sağlıklı mukusun kontrol altında tuttuğu birçok fırsatçı patojenden sadece biridir. Ribbeck şu anda Streptococcus ve bir tür mantar olan Candida albicans gibi diğer patojenleri düzenlemede glikanların rolünü inceliyor ve ayrıca glikanlarla etkileşime giren mikrop hücre duvarı üzerindeki reseptörleri tanımlamak için çalışıyor.

Streptococcus üzerindeki çalışmalar, bakterilerin ilaç direnci genlerini yaymak için sıklıkla kullanılan bir işlem olan yatay gen transferini glikanların engelleyebileceğini göstermiştir.

Ribbeck ve diğer araştırmacılar, şimdi kaybedilen veya kusurlu mukustan kaynaklanan hastalıkları tedavi etmek için yeni bir yol açacak yapay mukus geliştirmek için müsin ve glikanlar hakkında öğrendiklerini kullanıyorlar.

"Mukusun kullanılması, antibiyotiğe dirençli enfeksiyonların tedavisinde yeni yolları da mümkün kılabilir çünkü geleneksel antibiyotiklere karşı tamamlayıcı bir strateji sunuyor. Burada bulduğumuz şey, doğanın, onları öldürmek yerine güçlü mikropları etkisiz hale getirme yeteneğini geliştirmiş olmasıdır. Bu taktik mikropları yeni bir evrimsel sürece itmez çünkü hayatta kalma yollarını bulmak için baskı altında değildirler, aynı zamanda çeşitli bir mikrobiyomun oluşturulmasına ve korunmasına yardımcı olurlar."

Ribbeck, mukustaki glikanların da mikrobiyomun kompozisyonunun belirlenmesinde kilit rol oynadığından şüphelenmekte. İnsan vücudunda trilyonlarca bakteri bulunmakta ve bunların hepsi zararlı değil mikropların birçoğu, insan konaklarına faydalıdır ve glikan, ihtiyaç duydukları besinleri sağlamaları veya başka türlü gelişmeleri için onlara yardımcı olabileceğini söylüyor. Bu şekilde mukus ve glikan ilişkisi insan sütünde bulunan ve ayrıca mikrop davranışını düzenleyebilen çok çeşitli şekerler içeren birçok oligosakarit ile benzerdir.

“Bu temanın amacın yalnızca insanlarda değil, hayvanlar aleminde vücuttaki toplulukları şekillendirmek için kullanılabilir."