Rejsemaver

• Hør udsendelsen her   (04:59)

Rejsemave er vandfyldt diarhhe som ofte opleves af turister der har spist fordærvet mad eller salat skyllet i urent vand. 50% af tilfældene skyldes tarmbakterien enterotoxigen E. coli, og det er den Jonas Borch og hans kollegaer fra Institut for Biokemi og Molekylærbiologi arbejder med.

Bakteriens våbenarsenal
De undersøger bakteriens våbenarsenal, specifikt de proteiner som bakterierne sender ud i deres omgivelser. Bakterier er som bekendt encellede organismer, men de sender også molekyler ud i deres omgivelser som de kan kommunikere med. Nogle bruger de til at sende signaler til deres kolleger, så de har en ide om hvor de befinder sig, hvordan de andre har det og hvor tæt de er på hinanden.
Den slags kommunikation kan de blandt andet bruge til at bestemme sig for hvornår de skal gå sammen om at danne biofilm, som dannes af en stor mængde bakterier der beslutter sig for at sidde meget tæt sammen. Det er den gele-agtige hinde man kan f.eks. kan finde på indersiden af madkasser der har stået for længe varmt og fugtigt. Det giver bakterierne en fordel fordi den tætte film udgør en barriere mod omgivelserne.

Men ud over at arbejde sammen kan de sygdomsfremkaldende bakterier også benytte sig af fjendtlig kommunikation. Her manipulerer bakterien med dens vært, altså f.eks. tarmen hos den de har spist fordærvet mad. Formålet for bakterien er at overtage kontrollen med tarmen så de kan optimere forholdet for deres vækst. Midlet de bruger er giftstoffer, også kaldet toxiner, som de spytter ud i deres omgivelser. Derved kan de svække kroppens celler og måske endda manipulere dem til at give noget bakterine har brug for. For at få giftstofferne helt tæt på tarmen sætter bakterien sig på dens overflade ved hjælp af nogle fangliner, som genkender bestemte kemiske strukturer på tarmcellernes overflade, og mange bakterier har endda et arsenal af kanoner eller kanyler som de kan bruge til at skyde eller injecere toxinet direkte ind i tarmcellerne som de er i kontakt med.

Slægtning til kolera
Det toxin fra rejsemavebakterien, som forskerne, arbejder med er en nær slægtning til kolera toxinet. Det bliver sendt ud fra bakteriens overflade siddende på flydeminer, der afsnøres  fra bakterien og rammer tarmcellernes overflade. Toxinet består af to dele, dels et anker, der genkender nogle helt bestemte molekyler i tarmvæggen, men ikke har nogen giftig effekt  og dels den giftige del. For at toxinet kan virke skal det ind i cellen: De molekyler i tarmvæggen som toxinet sidder på bliver under normale omstændigheder taget ind i tarmcellen sammen med en del af cellens overflade. Og det sker også når de er dekoreret med toxinet. Så toxinet bliver p.g.a. dets anker siddende, mens overflade molekylerne bliver taget ind i cellerne, hvor den giftige del løslades fra sit anker. Det benytter altså tarmcellernes normale mekanismer som en en form for trojask hest. Den giftige del begynder så at manipulere med sin værtscelle. Det gør den ved at klistre en kemisk gruppe på et af tarmcellens proteiner, der er involveret i at kontrollere saltkanaler der sidder gennem tarmcellens ydre membran. Kanalerne sidder som porer membranen og kan åbnes eller lukkes for at eksportere eller holde på chlorid-ioner samt vand. De er dermed normalt med til at opretholde en saltbalance der er fornuftig for tarmcellen. Men når den kontrollør der skal sørge for om kanalen er åben eller lukket ændres af toxinet går der kuk i dens funktion og dermed kanalens åbne/lukke mekanisme, hvilket medfører at cellens saltbalance ødelægges. Konsekvensen er at cellen spytter salt og vand ud. Når det sker for en stor del af tarmens celler har man vandig diarrhe, altså rejsemave. Som følge af dirrheen bliver en del af bakterierne skyllet ud af tarmen, og hvis man svækker på hygiejnen kan bakterierne ligge og hygge sig, f.eks. i salatbaren på en dårlig restaurant.

Jonas Borchs del af den her forskning beskæftiger sig især med de vekselvirkninger der er mellem de proteiner bakterien spytter ud og molekylerne i  værtens cellemembran, altså tarmens overflade. Til det formål oprenser forskerne proteiner eller værtsmolekyler og bruger dem til at fiske efter andre proteiner som de kan binde til. Typisk kan man isolere nogle få milliardenedele gram af de bindende proteiner, og det er altså nok til at man ved kemiske analyser kan identificere proteinet, altså finde ud af hvilket gen der har kodet for det. Formålet med at identificere de molekyler er at man så kan gætte på hvad toxinets mål er, altså hvad det skal ødelægge eller aflure hvordan det kommer ind i cellen.

Derudover er Jonas Borch interesseret i hvordan binding mellem værtens og bakteriens molekyler foregår: Hvor hurtigt og hvor kraftigt binder de? F.eks. er det vigtigt for rejsemavebakteriens toxin at det har et anker der sidder rigtig godt fast på tarmcellen i lang tid, så det kan nå at blive taget ind i cellen. Omvendt er det vigtigt for selve den giftige del at den hurtigt kan genkende saltkanalens kontrollør, manipulere med den og hurtigt forlade den så den kan manipulere med flere kontrollører der så fejlagtigt kan åbne flere saltkanaler.

Formålet med at vide hvad toxinerne binder og hvilke bakterielle proteiner der binder til tarmcellerne, samt hvordan de binder er at så kan man sætte målrettet ind over for de vekselvirkninger: altså udvikle medicin der kan ødelægge bindingerne ved at udkonkurrere dem. Altså ny antibiotika der sætter målrettet ind mod bakeriens våbenarsenal.

Kilde: Jonas Borch.