Nemzetközi Tejgenomikai Konzorcium

A rotavírus-fertőzés a súlyos hasmenés fő oka a kisgyermekeknél és az állatoknál.
Az emberi rotavírus elleni vakcinák hatékony közegészségügyi beavatkozásként jelennek meg a fertőzések megelőzése érdekében.
A tej cukrokat, fehérjéket és antitesteket tartalmaz, amelyek képesek gátolni a rotavírusokat.
A tejből származó molekulák további eszközt jelenthetnek a rotavírusfertőzések terheinek csökkentésére, különösen a fejlődő országokban.

A kisgyermekek vírusos gasztroenteritiszének fő tettese a rotavírusoknak nevezett vírusok csoportja, amelyek súlyos hasmenést és kiszáradást okoznak. A rotavírusok a vékonybélet szegélyező sejtek bizonyos felszíni molekuláinak felismerésére kifejlődtek, és ezekre a molekulákra reteszelődve kezdik meg hadviselésüket és behatolnak a bélbe. Az emlősök azonban kifejlesztettek néhány saját biológiai fegyvert a vírusos támadások leküzdésére. Például a tej számos figyelemre méltó összetevőt tartalmaz, beleértve a cukrokat és fehérjéket, amelyek utánozzák a sejtfelszíni receptorokat, amelyekhez a rotavírusok kötődnek a bélben. Ezek a tejcsemegék csaliként viselkedve, a káros rotavírusok felpörgetésével segíthetnek megvédeni a csecsemőket a gasztroenteritistől.

Évente a rotavírus-fertőzések okozta hasmenés világszerte több millió gyermeket sújt, és mintegy félmillió öt évnél fiatalabb gyilkost okoz, főként a fejlődő országokban (Tate et al., 2012). A rotavírusok más emlősfajok fiataljainak súlyos betegségeiért is felelősek, ami jelentős gazdasági veszteségeket okoz az állattenyésztésben. Két emberi rotavírus elleni vakcina vált elérhetővé 2006-ban, és azóta rendkívül hatékonynak (85–100%) bizonyult a rotavírusfertőzések terheinek csökkentésében az iparosodott nyugati országokban (Giaquinto et al., 2011). A fejlődő országokban azonban az oltás kevésbé hatékony (jellemzően 40–70%), amellett, hogy a magas költségek és a széles körű terjesztés egyéb akadályai akadályozzák. A tudósok és a közegészségügyi hatóságok ezért továbbra is további eszközöket keresnek, amelyek segíthetnek a rotavírusfertőzések leküzdésében emberekben és állatokban egyaránt.

Az elmúlt évtizedekben számos tudományos tanulmány jelezte, hogy a szoptatás védi a csecsemőket a rotavírusok által okozott bélpusztulástól. A kutatók régóta tulajdonítják ezt a rotavírus-ellenes hatást a tejben jelenlévő bizonyos cukroknak, fehérjéknek és antitesteknek, de a molekuláris háború részleteinek feltárása még mindig folyamatban van.

Összetett cukrok harcban

Egyes állatokat megfertőző rotavírusok felismerik az egyszerű cukor egy típusát - egy monoszacharidot -, amelyet sziálsavnak neveznek. A sziálsavak általában a komplex cukrok, vagy oligoszacharidok, 3–10 monoszacharid láncának végén helyezkednek el, amelyek sok sejt felületéhez kapcsolódnak. Az ilyen sziálsavat tartalmazó oligoszacharidokhoz tapadva a vírusok betörhetnek a sejtekbe.

Az Illinoisi Egyetem kutatói nemrégiben megerősítették azt a hipotézist, miszerint az emberi tejben jelen lévő sziálsavat tartalmazó oligoszacharidok megakadályozhatják a sziálsav-függő rotavírusok bélsejtek elleni ilyen támadásait (Hester et al., 2013). A laboratóriumban növesztett sejttenyészeteken végzett vizsgálatok alapján arról számoltak be, hogy a rotavírus sejtekhez való kötődésének blokkolása valószínűleg a tejcukrok fő ellenstratégiája. Adataik azt is jelezték, hogy még akkor is, ha a kötési lépésben a vírusok uralkodnak, a tejcukrok mégis harcot folytathatnak, például a vírus sejtbe történő behatolásának megzavarásával vagy a rotavírusok azon képességével, hogy a sejtekben szaporodjanak.

Hester és munkatársai arra a következtetésre jutottak, hogy a tejcukor hasznos lehet a rotavírusfertőzés megelőzésében emberi csecsemőknél és fiatal állatoknál is. Javasolták, hogy az emberi tejcukrok akár terápiásan is alkalmazhatók legyenek, például tápszerekben, hogy csökkentsék a betegség súlyosságát és időtartamát a rotavírussal már fertőzött gyermekeknél. Vizsgálatuk részeként kifejlesztettek egy hatékony módszert a malacok belében lévő rotavírus – tejcukor csata vizsgálatára. A szigorú állatetikai irányelveket követve ez az új állatmodell érzékeny rendszert biztosít a tejcukrok és egyéb összetevők szűrésére az anti-rotavírus aktivitás szempontjából.

Míg ez a koncepciókoncepciós tanulmány a komplex tejcukrok pozitív hatásait mutatja be a sertéseket megfertőző sziálsav-függő rotavírus ellen, a tejcukrok nem mutatnak olyan emberi rotavírussal szembeni hatást, amely nem nem sziinsavra van szükségük a gazdasejtek megkötéséhez. Mivel az emberi rotavírusok általában nem függenek a sziálsavtól, az anyatejben további komponenseknek kell lenniük, amelyek a szoptatott csecsemők megfigyelt védelmét biztosítják a gasztroenteritisz ellen.

Három emberi rotavírusra összpontosítva, amelyek általában gyomor-bélgyulladást okoznak, az ohiói Cincinnati kutatói feltételezték, hogy ezek a vírusok egy másik cukorszerkezetbe kerülnek (Huang et al., 2012). Bemutatták az első bizonyítékot arra, hogy a fő humán rotavírusokból kiemelkedő fehérje, a tüskés fehérje VP8 * specifikus módon kötődik a komplex cukrok csoportjához, amelyet hiszto-vércsoport antigénekként (HBGA) ismerünk. HBGA-k találhatók a vörösvértestek és az emésztőrendszert, a légzőszerveket és az urogenitális traktusokat körülvevő sejtek felszínén.

Huang és munkatársai tanulmánya. azt javasolta, hogy a sziálsavtól független humán rotavírusok kihasználhatják a HBGA-kat mint kötőpartnereket a sejtekbe való bejutáshoz. Egyébként a HBGA-k szabadon úszó oligoszacharidként is jelen vannak számos biológiai folyadékban, beleértve a tejet is. Ezek a kutatók azt találták, hogy az emberi tejminták HBGA-tartalmú frakciói kötődnek az emberi rotavírushoz. Tehát egyre több bizonyíték áll rendelkezésre arról, hogy a tej olyan komplex cukrok arzenálját tartalmazza, amelyek alkalmasak a különféle típusú rotavírusok elleni küzdelemre.

Lyukasztó fehérjék

Úgy gondolják, hogy a tejben található számos fehérje kulcsszerepet játszik a patogén behatolók elleni védekezésben is. Például a laktadherin humán fehérje gátolja az emberi rotavírusokat (Kvistgaard et al., 2004). A laktadherin a tej zsírcseppjeit körülvevő vékony fehérje- és lipidfilm egyik építőköve, amely tejzsírgömb-membrán néven ismert.

Mint a tejzsírgömb membránjának sok fehérje, a laktadherin is egy glikoprotein, vagyis oligoszacharidokkal van díszítve. A fehérje felszínéről kiemelkedő cukrok valószínűleg megérdemelik a vírusellenes hatás elismerésének legalább egy részét.

Számos labor bizonyította, hogy más glikoproteinek, mint például a MUC1, amelyek az emberi és a tehéntejben egyaránt tartalmazzák a tejzsír gömb membránját, szintén gátolják a rotavírusokat. Ezek az emberi és szarvasmarha-glikoprotein unokatestvérek a rotavírusok gátlásának képességében meglehetősen eltérnek, valószínűleg a fehérje szerkezetének és a hozzákapcsolt cukrok különbségeinek köszönhetően (Kvistgaard et al., 2004). Sokat kell még felfedezni a vírusirtó mechanizmusukban.

Antitestek - kereskedelmi alternatíva?

Nagy erőfeszítéseket tettek a fertőzésellenes tulajdonságokkal rendelkező kereskedelmi tejtermékek kifejlesztésére. Különösen a tehén kolosztruma - a laktáció első napjaiban szekretált gazdag tejelő folyadék, amely nagy mennyiségű antitestet tartalmaz - nagy érdeklődést váltott ki. Az antitestek, más néven immunglobulinok, glikoproteinek, amelyek keresés és megsemmisítés feladatot jelentenek, és idegen behatolókat, például vírusokat vagy baktériumokat ragadnak meg, a felületükön lévő specifikus célmolekulákhoz rögzítve.

A kolosztrumból származó termékek széles körű használatának potenciális akadálya, hogy magas a költségük, tekintettel a nyersanyag értékes jellegére. Érdekes, hogy egy dániai és spanyol kutatócsoport kimutatta, hogy a közönséges, kereskedelmi tejsavótermékekben rotavírus-semlegesítő antitestek találhatók, ami arra utal, hogy olcsóbb alternatívák lehetnek a kolosztrum eredetű antitestek számára (Bojsen et al., 2007).

A rotavírus antitesteket azonban könnyen elpusztíthatják hőkezelés (pasztőrözés), amelyet higiéniai okokból használnak a szarvasmarha-savó kereskedelmi termékeinek előállításához. Bojsen és munkatársai ezért hangsúlyozták, hogy a gyártók számára döntő fontosságú a fűtési körülmények optimalizálása a releváns anti-rotavirus hatás fenntartása érdekében.

Nyilvánvaló, hogy az ápoló csecsemők táplálásának biztosítása mellett az emberi és a tehéntej is tele van védekező molekulákkal, amelyek közül néhány speciális bosszúmechanizmust fejlesztett ki a rotavírusokkal folytatott fegyverkezési versenyben. Nyilvánvaló, hogy a rotavírusok félelmetes ellenségek, amelyek túl gyakran rendelkeznek fölényben. De az emberi rotavírus vakcinák megjelenő ígéretével és a szoptatási gyakorlatokkal és a fejlett tejből készült termékek megfelelő kombinációjával való sikerük növelésének lehetőségével úgy tűnik, hogy a rotavírusok kártyái egymásra vannak rakva.

Bojsen A, Buesa J, Montava R, Kvistgaard AS, Kongsbak MB, Petersen TE, Heegaard CW, Rasmussen JT (2007). A szarvasmarhafélék makromolekuláris tejsavófehérjéinek gátló hatása a rotavírus fertőzésekre in vitro és in vivo. J Dairy Sci 90: 66-74.

Giaquinto C, Dominiak-Felden G, Van Damme P, Myint TT, Maldonado YA, Spoulou V, Mast TC, Staat MA (2011). Az orális, öt vegyértékű rotavírus elleni vakcinázás hatékonyságának és hatásának összefoglalása: az iparosodott országokban szerzett tapasztalatok szisztematikus áttekintése. Hum vakcina 7: 734-748.

Hester SN, Chen X, Li M, Monaco MH, Comstock SS, Kuhlenschmidt TB, Kuhlenschmidt MS, Donovan SM (2013). Az emberi tej oligoszacharidjai gátolják a rotavírus fertőzőképességét in vitro és akutan fertőzött malacokban. Br J Nutr 110: 1233-1242.

Huang P, Xia M, Tan M, Zhong W, Wei C, Wang L, Morrow A, Jiang X (2012). Az emberi rotavírus tüskefehérje VP8 * típus-specifikus módon felismeri a hiszto-vércsoport antigénjeit. J Virol 86: 4833-4843.

Kvistgaard AS, Pallesen LT, Arias CF, López S, Petersen TE, Heegaard CW, Rasmussen JT (2004). Az emberi és a szarvasmarha tej alkotóelemeinek gátló hatása a rotavírus fertőzésekre. J Dairy Sci 87: 4088-4096.

Tate JE, Burton AH, Boschi-Pinto C, Steele AD, Duque J, Parashar UD; A WHO által koordinált globális rotavírus-felügyeleti hálózat (2012). Az univerzális rotavírus elleni oltási programok bevezetése előtt az 5 évesnél fiatalabb gyermekek körében a rotavirushoz kapcsolódó halálozás 2008-as becslése: szisztematikus áttekintés és metaanalízis. Lancet Infect Dis 12.: 136-141.