Sebuah studi baru menyoroti bagaimana strain E. coli yang ganas melewati mekanisme pertahanan usus, yang berpotensi membuka jalan baru untuk mengobati infeksi dan masalah usus kronis.
Dalam penemuan baru yang mengkhawatirkan, para peneliti dari Genentech dan Oregon Health & Science University (OHSU) telah mengidentifikasi bagaimana strain virulen E. coli, yang dikenal menyebabkan diare berdarah, dapat mengganggu mekanisme pertahanan alami usus.
Penelitian, diterbitkan hari ini di jurnal Nature, menyoroti bagaimana strain berbahaya ini E. coli Menyuntikkan protein bernama NleL ke dalam sel-sel usus, memecah enzim-enzim penting — ROCK1 dan ROCK2 — yang diperlukan untuk mengeluarkan sel-sel yang terinfeksi dari lapisan usus. Hal ini memungkinkan bakteri menyebar lebih mudah di dalam tubuh.
Biasanya, sel-sel usus memiliki mekanisme yang kuat untuk mengeluarkan sel yang terinfeksi dengan cepat guna menghentikan infeksi. Lapisan usus, yang terdiri dari sel-sel yang rapat, bertindak sebagai garis pertahanan pertama untuk mencegah bakteri berbahaya masuk ke aliran darah. Jika sebuah sel terinfeksi, ia mengorbankan dirinya sendiri dengan mendorong keluar ke dalam usus untuk dibuang.
Proses ini digagalkan oleh protein NleL, yang memberikan bakteri jalan bebas untuk berkembang biak.
"Studi ini menunjukkan bahwa bakteri patogen dapat menghalangi sel yang terinfeksi untuk keluar," ujar penulis senior Isabella Rauch, seorang profesor mikrobiologi molekuler dan imunologi di Fakultas Kedokteran OHSU, dalam siaran pers. "Ini adalah strategi yang sama sekali berbeda dari yang pernah kita lihat sebelumnya. Beberapa bakteri mencoba bersembunyi agar tidak terdeteksi, tetapi bakteri ini justru menghentikan jalur pelarian sel."
Membuka Jalan Menuju Perawatan Baru
Keahlian Rauch terletak pada pemahaman interaksi kompleks antara lapisan usus dan mikroba pengganggu. Karyanya sangat penting dalam menangani penyakit menular maupun kondisi kronis seperti penyakit radang usus (IBD).
"Kita sekarang tahu bahwa lapisan usus bukan sekadar dinding pasif," tambah Rauch. "Sel-sel ini sangat baik dalam mendeteksi infeksi sejak dini dan meresponsnya bahkan sebelum sistem kekebalan tubuh bereaksi."
Studi ini merupakan upaya kolaboratif yang melibatkan para ahli biokimia dari Genentech dan tim Rauch di OHSU. Bersama-sama, mereka menunjukkan bahwa E. coli Strain yang membawa protein NleL jauh lebih efektif dalam menginfeksi usus dengan mencegah pengeluaran cepat sel yang terinfeksi.
"Kami berhasil menunjukkan bahwa ketika bakteri membawa protein tertentu ini, mereka menginfeksi usus dengan jauh lebih baik," tambah Rauch. "Mereka mencegah sel yang terinfeksi dikeluarkan dengan cepat, yang memberi mereka lebih banyak waktu untuk berkembang biak dan menginfeksi lebih banyak sel."
Wawasan ini membuka pintu bagi perawatan baru yang menargetkan mekanisme bakteri alih-alih membunuh bakteri secara langsung, seperti yang dilakukan antibiotik konvensional.
"Dengan memahami bagaimana bakteri melewati pertahanan tubuh kita, para ilmuwan dapat merancang terapi antivirulensi yang tidak bergantung pada antibiotik," tambah Rauch. "Hal itu sangat penting, terutama karena resistensi antibiotik terus meningkat."
Kekhawatiran Kesehatan Global
Implikasi dari penelitian ini sangat luas. E. coli Strain ini menimbulkan risiko tinggi, terutama bagi anak-anak yang lebih rentan terhadap dehidrasi akibat diare. Selain itu, perubahan iklim dan melemahnya sistem keamanan pangan dapat memperburuk prevalensi infeksi tersebut.
"Bakteri jenis ini sudah menjadi masalah serius di tempat-tempat dengan sanitasi yang buruk," tambah Rauch. "Namun, dengan meningkatnya suhu dan berkurangnya pemantauan keamanan pangan, bakteri ini juga menjadi ancaman yang semakin besar di negara-negara maju."
Temuan ini juga menawarkan wawasan berharga tentang gangguan usus, termasuk IBD dan kanker gastrointestinal. Memahami proses ekstrusi sel dapat menjelaskan bagaimana usus mempertahankan pertahanannya sekaligus memberikan petunjuk tentang apa yang salah pada penyakit ketika lapisan usus terlalu sering mengelupas.
"Proses 'ekstrusi' sel ini terjadi di usus yang sehat sepanjang waktu pada tingkat yang rendah," tambah Rauch. "Namun pada IBD, prosesnya meningkat, dan kami belum sepenuhnya memahami alasannya. Hal serupa juga terjadi pada kanker gastrointestinal. Penelitian ini memberi kami lebih banyak wawasan tentang kedua sisi persamaan ini, baik bagaimana tubuh melindungi dirinya sendiri maupun bagaimana hal-hal bisa salah."