1. Zdjęcie człowieka w wieku 24 lat chorego na trąd, Wikipedia

Choć trąd bardzo często postrzegany jest przez mieszkańców naszej części świata jako choroba raczej już historyczna, nadal - mimo tendencji spadkowej - notuje się około ćwierć miliona nowych przypadków tego schorzenia rocznie (The Lancet infectious diseases, 2011 Jun;11(6):464-70). Nadal też w naszej wiedzy na temat patomechanizmów choroby istnieją spore luki.

Prątki trądu (Mycobacterium leprae) to drobnoustroje bezwzględnie wewnątrzkomórkowe, a jednym z ich głównych punktów docelowych w organizmie są komórki Schwanna (lemmocyty) tworzące izolacyjne osłonki mielinowe obwodowych komórek nerwowych. Ich zajęcie prowadzi do charakterystycznych dla trądu uszkodzeń obwodowego układu nerwowego, ale też - jak się okazuje - jest istotnym czynnikiem prowadzącym do dalszego rozsiewu bakterii i powstawania równie charakterystycznych dla trądu ziarniniaków (guzki zbudowane z makrofagów i innych komórek układu odpornościowego) związanych z dalszymi deformacjami i upośledzeniem funkcji. Do pewnego stopnia zagadką pozostawały do niedawna wczesne etapy infekcji Mycobacterium leprae następujące po skolonizowaniu lemmocytów - zwłaszcza sposoby, którymi bakterie dokonują inwazji ze swojej "okołonerwowej" niszy na okoliczne tkanki - m.in. mięśniowe.

Komórki Schwanna znane są ze swej dość dużej plastyczności - to one w znacznej mierze uczestniczą w procesach regeneracji obserwowanych w obrębie obwodowego układu nerwowego. Tę właśnie cechę lemmocytów - jak opisano w styczniowym numerze czasopisma Cell - wykorzystują prątki trądu. Zainfekowanie prątkami wyizolowanych komórek Schwanna spowodowało w nich wzmożenie ekspresji genów związanych z rozwojem embrionalnym i różnicowaniem oraz podwyższenie aktywności mitotycznej. Jednocześnie nastąpiło proporcjonalne do obłożenia mikroorganizmami obniżenie w jądrach komórek zawartości czynnika transkrypcyjnego Sox-10 odpowiedzialnego z podstawowe funkcje lemmocytów, w tym tworzenie mieliny. Przez kolejne cztery tygodnie naukowcy obserwowali przemiany zachodzące w "trędowatych" komórkach - następowało w nich stopniowe odróżnicowywanie - kolejno wyłączały ekspresję genów normalnie odczytywanych w dojrzałych komórkach Schwanna, włączały natomiast odczyt genów związanych z pierwotnym różnicowaniem się mezenchymy (zarodkowej tkanki łącznej). Po 27 dniach od infekcji większość genów charakteryzujących dojrzałe lemmocyty była wyłączona, sprowadzając niegdysiejsze komórki Schwanna do poziomu komórek podobnych do mezenchymalnych komórek macierzystych (progenitor/stem-like cells, pSLC) - także pod kątem zmian epigenetycznych. Wśród ich nowych cech najistotniejsze z punktu widzenia badań nad rozwojem infekcji Mycobacterium leprae były zdolności migracyjne, immunomodulacyjne oraz zdolność różnicowania się do innych komórek tkanki łącznej - w tym komórek mięśni gładkich i poprzecznie prążkowanych. Tę ostatnią umiejętność badacze potwierdzili nie tylko in vitro, traktując "odmłodzone" lemmocyty odpowiednimi koktailami czynników wzrostu, tudzież inkubując w "odpowiednim" środowisku komórkowym, ale także in vivo, aplikując odróżnicowane, obładowane prątkami komórki myszom w miejscu uszkodzonej mięśniówki - "trędowate" komórki badane brały czynny udział w naprawie uszkodzenia, wbudowując się w regenerującą się tkankę mięśniową prążkowaną i rozprowadzając jednocześnie bezpośrednio prątki w otoczeniu. Podobne efekty uzyskano w przypadku mięśni gładkich. Powyższe zjawisko w połączeniu z uzyskaną w procesie odróżnicowania zdolnością migracji może tłumaczyć łatwość rozprzestrzeniania się zainfekowanych prątkami trądu komórek pośród innych tkanek.

Abstrakt graficzny oryginalnego artykułu

Pozostaje kwestia interakcji zainfekowanych komórek z elementami układu odpornościowego. W ramach nabytych podczas "odmładzania" zdolności immunomodulacyjnych obładowane prątkami komórki zaczynają produkować właściwe komórkom macierzystym tkanki łącznej cytokiny i chemokiny (białka wywierające wpływ na rozmaite elementy układu immunologicznego - wabiące, pobudzające, etc), czynniki wzrostowe, cząsteczki adhezyjne i enzymy. Czynniki przez nie uwalniane - wykazują w pracy naukowcy - przyciągają i pobudzają makrofagi tkankowe, zwiększając jednocześnie ich zdolności przeżyciowe i potencjał migracyjny. Jednocześnie odróżnicowane komórki infekują przyciągnięte makrofagi "swoimi" prątkami, co sprzyja dalszemu ich rozpowszechnieniu. Tworzą także - wraz z zarażonymi makrofagami - agregaty tkankowe - wspomniane wcześniej ziarniniaki, które poza uszkodzeniami morfologicznymi stanowią też dalszą "bazę wypadową" obładowanych prątkami makrofagów, które następnie rozniosą je po całym organizmie.

Praca opublikowana w Cell daje nie tylko nowy wgląd w patomechanizmy trądu - jej nowatorskość wiąże się raczej z przedstawieniem zupełnie nowego obrazu interakcji bakterii z komórkami gospodarza, interakcji, które wpasowują się w naturalną plastyczność rozwojową dorosłych zróżnicowanych komórek. Wgląd w te mechanizmy to przyczynek do zrozumienia nie tylko samego trądu czy - być może - innych infekcji drobnoustrojami wewnątrzkomórkowymi, ale też do lepszego rozpracowania najbardziej aktualnych zagadnień współczesnej medycyny - z indukowanymi komórkami macierzystymi na czele.

Oryginalna praca: Reprogramming Adult Schwann Cells to Stem Cell-like Cells by Leprosy Bacilli Promotes Dissemination of Infection, Masaki T, Qu J, Cholewa-Waclaw J, Burr K, Raaum R, Rambukkana A, Cell. 2013 Jan 17;152(1-2):51-67 Abstrakty: pubmed, Cell, Omówienie: Leprosy bug turns adult cells into stem cells