Un nuovo studio condotto da ricercatori UTSW mostra che i batteri che causano la mortale malattia polmonare la tubercolosi sembrano facilitare la loro diffusione producendo una molecola che provoca la tosse. I risultati, pubblicati online su Cell, il 5 marzo 2020, potrebbero portare a nuovi modi per prevenire la diffusione della tubercolosi, che è responsabile della morte di oltre 1,5 milioni di persone all’anno in tutto il mondo. Le persone hanno saputo fin dai tempi antichi che la tosse è un sintomo primario della tubercolosi e che la tosse consente la diffusione della malattia da persona a persona. Tuttavia, la causa della tosse correlata alla tubercolosi non è chiara. L’ipotesi prevalente è stata che la tosse è innescata dall’irritazione e dall’infiammazione polmonare indotte da infezione, ma ciò non è mai stato definitivamente dimostrato. Il leader dello studio Michael Shiloh, MD, PhD, professore associato presso la Divisione di Malattie Infettive del Dipartimento di Medicina Interna e il Dipartimento di Microbiologia e i suoi colleghi avevano un’idea diversa: hanno ipotizzato che l’agente batterico Mycobacterium tuberculosis stesso potrebbe produrre una sostanza che innesca i nervi in le vie aeree responsabili di provocare la tosse di una persona con la malattia, consentendo in tal modo la propagazione della malattia.
Per testare questa idea, il team ha fatto affidamento su cavie, un animale da laboratorio spesso utilizzato per studiare sia la tubercolosi che la tosse. Sebbene le cavie siano state utilizzate come modello sperimentale per l’infezione da tubercolosi per più di un secolo, non era chiaro se la malattia causasse la tosse di questi animali. Per rispondere a questa domanda, Shiloh e i suoi colleghi hanno collocato cavie infette da tubercolosi in camere speciali che hanno registrato cambiamenti di pressione e volume causati dalla tosse. Abbastanza sicuro, gli animali infetti da tubercolosi hanno tossito significativamente più di quelli che erano liberi da tubercolosi. Per determinare se i batteri producono una sostanza che può scatenare la tosse, i ricercatori hanno isolato e testato vari componenti dalla tubercolosi del micobatterio, cercando di determinare se questi componenti potevano fare due cose. In primo luogo, i componenti da soli potrebbero far tossire le cavie? E in secondo luogo, i componenti potrebbero far sì che le cellule nervose sensibili al dolore cresciute in laboratorio – il tipo di cellula responsabile della stimolazione della tosse nei polmoni – si comportino come se fossero attivate per indurre un riflesso della tosse?
Dopo una serie di esperimenti con componenti di M. tuberculosis e di altri micobatteri, il team ha infine identificato sulfolipid-1 (SL-1) come la molecola principale che attiva i neuroni. Questa sostanza è un componente grasso della parete cellulare del micobatterio. Questa risposta si è verificata anche nelle cellule nervose sensibili al dolore umano, suggerendo che SL-1 e la sua funzione sono state conservate attraverso l’evoluzione tra le diverse specie di mammiferi. È importante sottolineare che, quando le cavie sono state esposte a SL-1 purificato, gli animali hanno effettivamente tossito. Per dimostrare che SL-1 è il colpevole della tosse, i ricercatori hanno infettato le cavie con un ceppo modificato geneticamente di micobatterio che non può produrre SL-1. Queste cavie hanno sviluppato tutti i sintomi tipici della tubercolosi, ma non hanno tossito, il che ha portato il team di ricerca a concludere che SL-1 è fondamentale per innescare la tosse durante l’infezione da tubercolosi. Insieme, i risultati suggeriscono che i batteri che causano la tubercolosi producono SL-1 principalmente per stimolare un riflesso della tosse al fine di propagare la diffusione dei micobatteri da persone infette a non infette.
In un set parallelo di esperimenti, il team ha anche dimostrato che esiste una ulteriore via di migrazione del batterio fra le cellule, mediata dal suo fattore di virulenza EsxA: questo utilizza il cosiddetto “recettore spazzino di superficie” SR-B1, deputato generalmente a riconoscere prodotti di degradazione cellulare. Una modalità molto scaltra di operare. Il Dr. Shiloh ha commentato le implicazioni: “Alla fine, se la ricerca dimostra che la soppressione della tosse non è dannosa per gli individui infetti, potremmo essere in grado di sviluppare un modo per prevenire la trasmissione contrastando SL-1 o prevenendone la produzione. In molti luoghi in cui la tubercolosi è endemica, le persone con tubercolosi attiva spesso non sono ricoverate in ospedale, ma semplicemente rimandate a casa con antibiotici. Le persone possono tossire per mesi e diffondere la malattia anche quando ricevono un trattamento adeguato. Un giorno, i medici possono somministrare antibiotici in combinazione con un farmaco che previene la tosse, che a sua volta potrebbe impedire la diffusione. Al contrario, questa molecola potrebbe essere sfruttata per aiutare i pazienti a tossire in condizioni in cui è benefico, come la fibrosi cistica o per i pazienti che necessitano di tubi respiratori. Somministrare un aiuto che incoraggi la tosse potrebbe aiutare ad alleviare l’accumulo di muco denso nei polmoni dei pazienti”.
Considerando le cifre serie di morti di tubercolosi per anno, non qualche migliaio bensì 1 milione e mezzo, la scoperta ha il suo peso.
- A cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.
Pubblicazioni scientifiche
Khan HS, Nair VR, Ruhl CR et al., Shiloh MU. Elife 2020 Mar 5.
Stamm CE, Pasko BL et al., Shiloh MU. mSphere 2019 Jun 5; 4(3).
Franco LH et al. Cell Host Microbe 2017 Sep 13; 22(3):421-423.
