Koper staat al lang bekend om zijn vermogen om bacteriën en andere microben te doden.

Maar in een interessante wending, onderzoekers van de Washington University School of Medicine in St. Louis hebben aangetoond dat: Escherichia coli ( E coli ) bacteriën - die aan de basis liggen van moeilijk te behandelen urineweginfecties (UTI's) - kapen sporen van koper in het lichaam en gebruiken het als voedingsstof om de groei te stimuleren. De bevinding suggereert dat het blokkeren van dit systeem E. coli-infecties kan verhongeren, de deur openen naar de behandeling van UTI's met medicijnen die anders werken dan traditionele antibiotica.

De studie is gepubliceerd op 24 juli in Natuur Chemische Biologie .

Koper is een essentieel mineraal - gevonden in schaaldieren, volkoren, noten, bonen en ander voedsel. Het kan ziekteverwekkers in hoge concentraties doden. Maar het was onduidelijk hoe E. coli omgaat met koperionen in urine, een uiterst complex medium dat veel sporenmetalen en andere verbindingen bevat.

In eerder werk bestudeerde stammen van E. coli waarvan bekend is dat ze moeilijk te behandelen UTI's veroorzaken, de onderzoekers toonden aan dat een molecuul genaamd yersiniabactine dat wordt uitgescheiden door de bacteriën koper sequestreert, voorkomen dat het zich ophoopt tot antibacteriële niveaus. Maar wat het met dit gebonden koper doet, is onbekend.

"Yersiniabactine komt vaker voor bij invasieve bacteriën, waaronder E. coli, die de meer problematische terugkerende en antibioticaresistente urineweginfecties veroorzaken, " zei senior auteur Jeffrey P. Henderson, MD, doctoraat, een universitair hoofddocent geneeskunde. "Een van de redenen waarom we UTI's behandelen, is uit bezorgdheid dat de bacteriën andere gebieden zullen binnendringen en van hinderlijk naar een veel ernstigere infectie gaan. Omdat yersiniabactine geassocieerd lijkt te zijn met meer virulente bacteriën, we wilden begrijpen wat het doet en waarom het er is."

Hoewel bekend is dat bacteriën ijzer, een ander essentieel mineraal, de cel in brengen, de onderzoekers merkten op dat E coli lang werd gedacht dat er geen methode was om koper te importeren. Inderdaad, wetenschappers hebben aangenomen dat yersiniabactine alleen ijzer importeert.

In de nieuwe studie toonden de onderzoekers aan dat yersiniabactine koperionen in de cel importeert, waar deze geladen deeltjes helpen de vele biochemische reacties op gang te brengen die bacteriën nodig hebben om te groeien en zich voort te planten. De wetenschappers toonden verder aan dat, eenmaal bevrijd van zijn minerale lading, yersiniabactine gaat terug buiten de cel om meer koper op te dweilen. De onderzoekers noemden deze strategie 'voedingspassivering'. In de metallurgie, passiveren verwijst naar het behandelen of coaten van metaal om het minder reactief te maken.

De onderzoekers hebben ook aangetoond dat yersiniabactine kan binden aan een verscheidenheid aan metalen naast koper en ijzer, inclusief nikkel, kobalt en chroom.

"Het traditionele idee dat yersiniabactine een ijzerimporteur is, is een veel te simplistische kijk op dit molecuul, " zei Henderson, die patiënten met urineweginfecties behandelt. "Bacteriën die yersiniabactine afscheiden, kunnen aan allerlei metalen binden. Op de plaats van infectie, dit molecuul lijkt de metalen eromheen te grijpen, voorkomen dat deze metalen toxische niveaus bereiken, maar ook het binnenhalen van gecontroleerde hoeveelheden metaalionen voor voedingsdoeleinden."

Henderson en zijn collega's merkten op dat stammen van E coli zonder het vermogen om kopergebonden yersiniabactine in de cel te brengen waren minder agressief dan stammen die via deze route koper konden importeren. De onderzoekers zeiden dat toekomstig werk in de ontwikkeling van antibacteriële geneesmiddelen manieren zou kunnen vinden om yersiniabactine te blokkeren, in wezen de cel uithongeren van essentiële voedingsstoffen.

Deze strategie kan relevant zijn buiten de E coli die terugkerende UTI's veroorzaken, volgens de onderzoekers. Henderson merkte op dat het yersiniabactine-molecuul aanwezig is in bacteriën die pest veroorzaken en in bacteriën die vaak longontsteking veroorzaken.