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E. coliがE. histolyticaの動きにどう影響するか

研究によると、E. coliが腸内でE. histolyticaの動きや力に影響を与えるんだって。

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目次

アメーバ赤痢は、エンテモエバ・ヒストリティカっていう小さな生物が原因の病気だよ。この寄生虫は毎年、世界中で約5000万人に感染して、約10万人の死亡を引き起こしてる、特に衛生状態が悪い場所でね。感染は主に汚染された食べ物や水を通じて広がる。E.ヒストリティカが腸に入ると、細胞を侵入できる形に変わって、腸の壁を傷つけて痛い潰瘍を作るんだ。

この病気は腹痛や血便みたいな症状を引き起こすことがあるよ。寄生虫がさらに侵入すると、血流に入って体の他の部分、特に肝臓にまで到達して、重大な損傷を引き起こすことがあるんだ。

E.ヒストリティカの働き

E.ヒストリティカは、動きやその動きが生み出す物理的な力を通じて組織を侵入したり、傷つけたりすることができるんだ。この動きは、アクチンやミオシンっていうタンパク質が含まれる構造によって動かされてる。これらのタンパク質は、寄生虫が腸内の表面に付着して動くのを手助けするんだ。E.ヒストリティカが動くと、表面に掴んで引っ張る小さな突起、擬似足を作るんだ。

寄生虫は腸内の粘液や血管など、体の中のいろんな環境を移動できるよ。粘液の層を突破して下の組織に到達すると、腸の壁の深い層に付着して侵入できるんだ。

腸内微生物の役割

人間の腸には、健康と病気に重要な役割を果たす多数の微生物が住んでる。約10兆の微生物が千以上の異なる種に属してるんだ。E.ヒストリティカは、自分の細胞だけじゃなくて、これらの微生物とも相互作用してて、その相互作用が感染の重症度に影響を与える可能性があるんだ。

例えば、腸内のいくつかのバクテリアはE.ヒストリティカから守ったり、逆に寄生虫が繁殖する手助けをすることもあるってわけ。特定の腸内バクテリアは免疫防御を活性化させて、感染への体の反応を強化することができる。でも、E.ヒストリティカとこれらのバクテリアの相互作用については、あんまりわかってないんだ。

研究調査

この研究では、特定のタイプのバクテリア、腸管病原性E.コリがE.ヒストリティカの動きや表面に力をかける能力にどう影響を与えるかを調べたんだ。特別な技術を使って、E.ヒストリティカの動きとバクテリアと相互作用したときにかける力を測定したんだ。

E.ヒストリティカとバクテリアの相互作用

E.ヒストリティカを腸管病原性E.コリにさらすと、動き方や出力する力が変わるんだ。実験では、E.コリがE.ヒストリティカの移動距離や速さに影響を与えることがわかった。特に、病原性E.コリ株O55にさらされると、E.ヒストリティカはより遠く、より効果的に動くようになった。

表面を掴むときにどうなるかも見たんだけど、驚いたことに、E.コリにさらされると、適用する摩擦力が減少したんだ。これがこの研究の重要な発見だったよ。

動きと力の測定

E.ヒストリティカがバクテリアの存在下でどのように行動を変えるかを理解するために、特別なマイクロピラーアレイを使ったんだ。このシステムを使って、寄生虫が表面を動いているときにかける力がどれくらいかを見たんだ。E.ヒストリティカが、ヒトの腸に豊富に存在するフィブロネクチンっていうタンパク質でコーティングされた表面にどれだけの力をかけるかと、コーティングされてない表面でどう違うかを比較したんだ。

測定の結果、E.ヒストリティカはフィブロネクチンでコーティングされた表面に対して、非コーティングのものよりもはるかに多くの力をかけていることがわかった。これは寄生虫がより良く掴んで、より効果的に動けることを示してる。

いろんな阻害剤でE.ヒストリティカを処理して、力の生成がどう変わるかも見たんだ。寄生虫の特定のプロセスをブロックする物質を使うことで、どうやって力を生成して動くのかについてもっと知ることができたんだ。

E.コリが動きに与える影響

E.ヒストリティカをE.コリに短時間さらした後、動きの行動に大きな変化が見られたんだ。寄生虫は、素早くて強力なステップでより大きな距離を移動するレヴィ型動きを示したんだ。

でも、この強化された動きの間、E.ヒストリティカの表面を掴む能力が弱まり、基板にかける力が減少した。これは重要な発見で、寄生虫がE.コリの存在下で付着よりも動きを優先していることを示唆しているんだ。

F-アクチン構造の変化

E.ヒストリティカの移動能力の重要な要素は、F-アクチンと呼ばれるアクチンからできた構造に由来するんだ。E.ヒストリティカがE.コリにさらされたときのアクチンの分布がどう変わるかを見るために、寄生虫のアクチンを染色したんだ。

結果は、寄生虫がE.コリにさらされた後、マイクロピラーの表面付近のF-アクチンの量が著しく減少したことを示した。これはE.ヒストリティカがアクチンを細胞の他の部分に再配分していて、それが移動を助けながら表面への付着を減らしている可能性があるってことだよ。

発見のまとめ

この研究では、腸管病原性E.コリの存在がE.ヒストリティカの動きと力の発揮にどのように影響するかにはっきりした関連があることがわかったよ。

  1. 動きの向上: E.ヒストリティカはE.コリ、特にO55株にさらされると、動きのパターンが改善された。
  2. 摩擦力の減少: E.コリが存在する時、寄生虫は表面にかける力が減少して、付着から動きへのシフトを示した。
  3. F-アクチンの再配分: E.ヒストリティカ内のアクチンの配置が変わり、表面に局所的に少なく、他の細胞部分に多く集中して、寄生虫の移動を助けているんだ。

結論

これらの発見は、E.ヒストリティカが腸内のバクテリアとどのように相互作用するかについての貴重な洞察を提供するよ。腸管病原性E.コリにさらされることでの行動の変化は、感染の重症度に影響を与える可能性があり、寄生虫と微生物環境の複雑な関係を明らかにしてるんだ。

この研究は、E.ヒストリティカのような病原体が他の微生物に応じてどうやって移動や強さを適応させるかを理解する手助けになるから、アメーバ赤痢の予防や治療戦略の開発にとって重要だよ。これらの相互作用のダイナミクスと人間の健康への影響を完全に理解するためには、さらなる研究が必要なんだ。

オリジナルソース

タイトル: Enteropathogenic Escherichia coli induces Entamoeba histolytica Levy-like movement on fibronectin-rich substrate by reducing traction forces

概要: Amebiasis, caused by Entamoeba histolytica, is a global health concern, affecting millions and causing significant mortality, particularly in areas with poor sanitation. Although recent studies have examined E. histolyticas interaction with human intestinal microbes, the impact of bacterial presence on the parasites motility, mechanical forces, and their potential role in altering invasiveness have not been fully elucidated. In this study, we utilized a micropillar-array system combined with live imaging to investigate the effects of enteropathogenic Escherichia coli on E. histolyticas motility characteristics, F-actin spatial localization, and traction force exerted on fibronectin-coated substrates. Our findings indicate that co-incubation with E. coli significantly enhances the motility of E. histolytica, as evidenced by the enhancement of Levy-like movement patterns, i.e., increased directionality and velocity. This increased motility is accompanied by a reduction in F-actin-dependent traction forces and podosome-like structures on fibronectin-coated substrates, but with increased F-actin localization in the upper part of the cytoplasm. These findings highlight the role of physical interactions and cellular behaviors in modulating the parasites virulence, providing new insights into the mechanistic basis of its pathogenicity. Author SummaryAmebiasis, caused by the protozoan parasite Entamoeba histolytica, is a major global health issue, affecting around 50 million people and resulting in 100,000 deaths annually. The disease is transmitted through contaminated food and water. Upon reaching the intestines, which are teeming with bacteria, E. histolytica begins its invasion by removing the protective mucus layer, followed by adhering to and detaching enterocytes, leading to the disruption and degradation of the epithelial barrier. Afterwards, E. histolytica invades along the fibronectin-rich basement membrane deep into the crypts of Lieberkuhn, eventually penetrating the fibronectin- rich lamina propria. This leads to further tissue destruction and potential dissemination to distant organs, causing severe complications. In our study, we explored how the presence of enteropathogenic bacteria affects the parasites motility and mechanical force generation, both of which are key to its pathogenicity. Using a micropillar-array system and live imaging, we found that exposure to enteropathogenic Escherichia coli significantly increases E. histolyticas motility while reducing its traction force on fibronectin-rich matrices. These changes in behavior highlight the role of bacterial interactions in enhancing the parasites virulence. Our findings provide important insights into the mechanistic basis of E. histolyticas pathogenicity, offering potential avenues for new treatments against amebiasis.

著者: Serge Ankri, Y. Guo, J. Ye, A. Odeh, M. Trebicz-Geffen, H. Wolfenson

最終更新: 2024-09-27 00:00:00

言語: English

ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.27.615376

ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.27.615376.full.pdf

ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。

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