Zlé hodné bakterie?

Život bývával jednodušší, když jsme ještě v bakteriích viděli jen zlovolné neviditelné breberky, které způsobují záškrt, tuberkulózu, kažení potravin i zubů, průjem a jiné nepříjemnosti. Nanejvýš si je lidé ve své vynalézavosti dokázali ochočit a využít třeba při výrobě octa nebo kysaného zelí. (Ještě nedávno jsme se mohli od jisté dětské lékařky v televizi doslechnout, že jen to, co je prosté bakterií, je doopravdy čisté.) Ty, kdo nezapomněli na pohádku o ševci a Smrti, ovšem hned napadne, že bakterie – třeba v půdě – také spolu s houbami vracejí do oběhu materiál, který by jinak ležel ladem a svět nezdobil. Jsou tedy i bakterie hodné; ba dokonce, považte, některé hodné bakterie obývají i povrchy našeho těla, hlavně povrchy obrácené dovnitř.

Tak ve střevech si nosíme něco mezi půl a dvěma kilogramy (podle toho, kterým odhadům věříme) bakteriální kultury. Tenhle náš soukromý mikrobiální zvěřinec, jehož sice asi ne nejpočetnější, ale jistě nejznámější součástí je Escherichia coli, slavná to modelka molekulárních biologů, nám nejen pomáhá trávit, ale také rafinovaně brání citlivou střevní sliznici před proniknutím pozřených cizích mikrobů, kteří by se chovali podstatně méně spořádaně. Takoví vetřelci by se například, místo toho, aby skromně oždibovali natrávenou potravu nebo hlen na povrchu sliznice, přes který „slušnou“ escherichii ani nenapadne pronikat, mohli dobývat do buněk střevního epitelu (dělá to třeba Salmonella).

Ne všechny escherichie ale jsou hodné. Odhlédneme-li od zhýčkaných laboratorních kmenů, pak kromě komensálů, tedy slušných nájemníků v našich střevech, můžeme potkat i kmeny vysloveně zlé – patogenní. Některé se specializují na střeva a řádí tam možná hůř než salmonela (aspoň co do hostitelových pocitů), jiné se dovedou zahnízdit v močových cestách, a dokonce i v krevním oběhu s následky někdy až fatálními. Zlé escherichie se od hodných často liší zejména přítomností stěhovavých „balíčků“ genů (poeticky se označují jako „ostrůvky patogenity“), které jim udílejí například schopnost pronikat do tkání, odolávat antibiotikům nebo produkovat nejrůznější toxiny, které poškozují nebo přímo zabíjejí hostitelské buňky.

Repertoár bakteriálních toxinů je velice bohatý, a proto tým francouzských a německých mikrobiologů pod vedením Erika Oswalda asi ani moc neudivilo, když zjistili, že některé „mimostřevní“ patogenní escherichie (tedy izoláty získané hlavně z močových cest a krevního oběhu pacientů) dokážou při společné kultivaci se savčími tkáňovými kulturami vyvolat zástavu mitotického dělení u savčích buněk v důsledku nastříhání (fragmentace) hostitelské DNA (viz Science 313, 848–851, 2006). Není úplně jasné, jak to dělají. Byl sice nalezen příslušný ostrůvek patogenity a určena řada odpovědných genů, ale zatím se neví, jak jejich produkty zasahují do hostitelské buňky a buďto přímo rozbíjejí její genom, nebo aspoň dovedou buňku obalamutit, aby si vlastní DNA sama rozstříhala. (Ví se však, že k dosažení takového účinku nestačí pouhý bakteriální extrakt – vyvolávají jej pouze živé bakterie v počtu aspoň 20 na jednu savčí buňku – a že aktivní látkou by snad mohly být modifikované peptidy.) Kdyby totéž dělala nějaká chemikálie používaná v laboratoři, nepochybně bychom s ní zacházeli výhradně v rukavicích a možná bychom ji i drželi pod zámkem. Skutečným překvapením proto bylo, že ostrůvek patogenity odpovědný za fragmentaci DNA nesou kromě mimostřevních patogenů často i „hodné“ komensální escherichie – našel se v 34 % bakteriálních izolátů ze stolice zdravých lidí, a dokonce i v jednom osvědčeném kmenu, který se používá k oživení střevní mikroflory pacientů se střevními chorobami!

Co se změní na našem obrazu světa, když jsme se dověděli, že „hodné“ komensální escherichie mohou za jistých okolností drasticky poškozovat DNA svého hostitele? Můžeme prostě konstatovat, že padouch nebo hrdina, všechno jedna rodina, a začít s důvěrou nakupovat dezinfekční přípravky. Nebo si můžeme začíst klást otázky… Například: používají komensální escherichie vůbec „náčiní“ na fragmentaci DNA kódované svým ostrůvkem patogenity, nebo příslušné geny pouze drží jako nikdy nečtenou knihu na poličce? Dostanou se hodné bakterie ve střevě tak blízko k hostitelovým buňkám, aby si mohly (přímo nebo zprostředkovaně) stříhnout do DNA stejně jako v tkáňové kultuře? Pokud ano, jak reaguje střevní sliznice? Několik málo zlomů DNA nemusí ještě buňku zahubit ani trvaleji poškodit, jen vyvolá opravnou reakci a zbrzdí buněčné dělení; možná právě tohle komensálním bakteriím pomáhá, aby se ve střevě náležitě zabydlely. A konečně: čím se liší ta třetina populace obydlená escherichií schopnou poškozovat DNA od zbytku? Co když třeba frekvencí výskytu střevních nádorů? Nelze nevzpomenout, že za oněch dávných časů, kdy ještě bakterie byly jenom zlé neviditelné breberky, přisuzovaly se jim snad všechny choroby, včetně rakoviny.