Borelioza od lat stanowi jedno z największych wyzwań w chorobach zakaźnych – zarówno dla lekarzy, jak i pacjentów. Bakteria Borrelia burgdorferi, przenoszona przez kleszcze, potrafi ukrywać się w organizmie, wymykać odpowiedzi immunologicznej i przetrwać miesiącami, prowadząc do gorączki, zmęczenia oraz przewlekłego zapalenia. Teraz naukowcy z Northwestern University i Uniformed Services University odkryli mechanizm, który może okazać się piętą achillesową tego patogenu. Ich ustalenia otwierają drogę do opracowania nowych, bardziej precyzyjnych i potencjalnie mniej toksycznych terapii boreliozy.
Z tego artykułu dowiesz się…
- Na czym polega odkryta przez naukowców słabość Borrelia burgdorferi i dlaczego mangan może być jej kluczowym punktem krytycznym.
- Jak działa dwupoziomowy system obronny bakterii i co ujawniły zaawansowane techniki spektroskopii EPR oraz ENDOR.
- W jaki sposób zaburzenie równowagi manganu może osłabić patogen i zwiększyć skuteczność odpowiedzi immunologicznej.
- Jakie nowe strategie terapeutyczne przeciw boreliozie mogą powstać dzięki tym odkryciom.
Ukryty punkt krytyczny: dlaczego mangan może być słabością bakterii?
W centrum najnowszego odkrycia znajduje się pierwiastek, który Borrelia burgdorferi wykorzystuje jak tarczę obronną – mangan. Dotychczas wiadomo było, że mangan chroni bakterię przed toksycznymi rodnikami tlenowymi generowanymi przez układ odpornościowy gospodarza. Nowe badanie ujawniło jednak paradoks: ten sam pierwiastek, który działa jak pancerz, może również stać się przyczyną jej osłabienia. Jak wyjaśnia współautor badania, Brian Hoffman z Northwestern University:
Nasze badania pokazują, że mangan to miecz obosieczny w boreliozie. To zarówno siła pancerza, jak i słabość Borrelii. Jeśli uda nam się określić sposób, w jaki gospodaruje manganem, możemy otworzyć drzwi do zupełnie nowych metod leczenia boreliozy.
Naukowcy wykazali, że B. burgdorferi jest wyjątkowo wrażliwa zarówno na niedobór, jak i nadmiar manganu. Każde zachwianie tej równowagi prowadzi do uszkodzeń komórkowych, które czynią bakterię podatną na odpowiedź immunologiczną i leczenie.
Borelioza – narastający problem zdrowia publicznego
Zachorowalność na boreliozę od lat rośnie zarówno w Stanach Zjednoczonych, jak i w Europie. Według CDC w USA diagnozuje się ją u ok. 476 tys. osób rocznie. Brak zatwierdzonej szczepionki i kontrowersje dotyczące długotrwałego stosowania antybiotyków sprawiają, że potrzeba opracowania nowych strategii terapeutycznych jest pilna. Jak zauważa Michael Daly, współkierujący badaniem:
Chociaż antybiotyki szkodzą B. burgdorferi, zabijają również pożyteczne bakterie jelitowe. Borelioza przenoszona jest przez ukąszenia kleszczy i – jeśli nie zostanie szybko leczona – może powodować długotrwałe skutki, atakując układ odpornościowy, krwionośny i ośrodkowy układ nerwowy pacjenta.
Zaawansowane techniki badawcze odsłaniają mechanizmy przetrwania bakterii
Aby zrozumieć rolę manganu w mechanizmach obronnych B. burgdorferi, naukowcy zastosowali obrazowanie metodą elektronowego rezonansu paramagnetycznego (EPR), a także spektroskopię ENDOR. To przełomowe techniki pozwalające zajrzeć do wnętrza komórek bakteryjnych na poziomie atomowym. Hoffman podkreśla:
Nasze badanie dowodzi potencjału spektroskopii EPR i ENDOR w odkrywaniu ukrytych mechanizmów biochemicznych u patogenów. Bez tych narzędzi system obronny i słabe punkty B. burgdorferi pozostałyby niewidoczne.
Technologia ujawniła istnienie dwupoziomowego systemu opartego na manganie:
- enzym MnSOD, działający jak tarcza przeciwko rodnikom tlenowym,
- pula metabolitów manganu, działająca jak gąbka neutralizująca toksyczne cząsteczki.
Gdy bakteria traci równowagę między tymi dwoma torami ochrony, staje się bezbronna.
Jak bakteria „żongluje” manganem – i dlaczego to prowadzi do jej osłabienia?
Analiza kinetyki i metabolizmu ujawniła, że B. burgdorferi nieustannie alokuje mangan pomiędzy dwa systemy obronne. Precyzyjne gospodarowanie jest dla niej kluczowe. Każde
zaburzenie prowadzi do poważnych konsekwencji:
- niedobór manganu → uszkodzenia oksydacyjne, utrata obrony enzymatycznej,
- nadmiar manganu → toksyczne przeciążenie komórki, szczególnie gdy bakteria się starzeje i traci zdolność bezpiecznego magazynowania pierwiastka.
Daly podsumowuje:
Zaburzając delikatną równowagę manganu w B. burgdorferi, można osłabić patogen podczas infekcji. Mangan jest piętą achillesową jego mechanizmów obronnych.
Co odkrycie oznacza dla przyszłego leczenia boreliozy?
Potencjalne nowe strategie terapeutyczne mogą obejmować:
- blokowanie transportu manganu do wnętrza bakterii,
- zaburzanie zdolności do tworzenia kompleksów ochronnych,
- toksyczne przeciążenie manganu, gdy bakteria nie może go już magazynować,
- wycelowane terapie oszczędzające mikrobiom, w przeciwieństwie do szerokospektralnych antybiotyków.
Odkrycie otwiera perspektywę stworzenia terapii precyzyjnie uderzających w metaboliczne słabości bakterii, co może zmniejszyć ryzyko działań niepożądanych i umożliwić skuteczniejsze leczenie cięższych postaci boreliozy.
Główne wnioski
- Naukowcy z Northwestern University i USU odkryli, że mangan jest jednocześnie tarczą i słabością bakterii – zarówno jego niedobór, jak i nadmiar sprawiają, że *B. burgdorferi* staje się podatna na uszkodzenia.
- Zaawansowane techniki EPR i ENDOR ujawniły dwupoziomowy system obronny bakterii obejmujący enzym MnSOD i pulę metabolitów manganu, które neutralizują toksyczne rodniki tlenowe.
- Zaburzenie równowagi manganu prowadzi do utraty ochronnych mechanizmów, szczególnie u starzejących się bakterii, które nie są w stanie bezpiecznie magazynować pierwiastka.
- Odkrycie otwiera drogę do nowych metod leczenia boreliozy, m.in. przez blokowanie transportu manganu, destabilizację kompleksów ochronnych lub wywołanie toksycznego przeciążenia bakterii.
Źródło:
- Northwestern University
- https://journals.asm.org/doi/10.1128/mbio.02824-25
