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Les grenouilles peuvent aider dans le combat contre HIV
par Leigh MacMillan, centre médical d'université de Vanderbilt
1er octobre 2005
Une nouvelle arme dans la bataille contre HIV peut venir d'une source peu commune -- une petite grenouille tropicale.
Les investigateurs au centre médical d'université de Vanderbilt ont rapporté ce mois dans le journal de la virologie qui compose sécrété par la grenouille que la peau sont les dresseurs efficaces de l'infection par le HIV.
Les résultats pourraient mener aux traitements topiques pour empêcher la transmission d'HIV, et ils renforce la valeur de préserver la biodiversité de la terre.
« Nous devons protéger ces espèces assez longtemps pour que nous comprennent leur coffret médicinal, » a dit Louise A. Rollins-Smith, Ph.D., professeur d'associé de la microbiologie et de l'immunologie, qui avait étudié les défenses antimicrobiennes des grenouilles pendant environ six années. Des grenouilles, elle a expliqué, a spécialisé les glandes granulaires dans la peau qui produisent et stockent des paquets des peptides, petite protéine-comme des molécules. En réponse aux dommages ou à l'alarme de peau, la grenouille sécrète de grandes quantités de ces peptides antimicrobiens sur la surface de la peau pour combattre des microbes pathogènes comme des bactéries, des mycètes et des virus.
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Derya Unutmaz, M.D., est parti, Louise Rollins-Smith, Ph.D., et Scott VanCompernolle, Ph.D., a découvert que les composés faits par des grenouilles bloquent l'infection par le HIV. photo par Dana Johnson
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Rollins-Smith s'avère justement avoir la prochaine porte de laboratoire à Derya Unutmaz, M.D., professeur d'associé de la microbiologie et de l'immunologie. Pendant une causerie de vestibule un jour, les deux a décidé qu'il serait intéressant d'étudier si des peptides de grenouille ont l'activité contre les virus humains, spécifiquement HIV, le centre du groupe d'Unutmaz.
Le camarade post-doctoral Scott E. VanCompernolle, Ph.D., a examiné 15 peptides antimicrobiens d'une variété d'espèces de grenouille pour que leur capacité bloque l'infection par le HIV Des cellules de T, cellules de système immunitaire visées par HIV. Il a trouvé plusieurs qui ont empêché l'infection par le HIV Sans nuire aux cellules de T.
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Étude de centre médical d'université de Vanderbilt de fonds de NSF de déclin amphibie
Les chercheurs étudient des peptides de grenouille en tant qu'agents antimicrobiens, y compris des dresseurs d'HIV
Les grenouilles autour du monde sont dans l'ennui. Et pendant que des espèces sont perdues, sont ainsi leurs trésors biologiques. Le National Science Foundation a attribué à une équipe d'investigateurs de centre médical d'université de Vanderbilt une concession de quatre ans pour étudier des déclins amphibies en Amérique Centrale et Californie.
« La peau amphibie a été longtemps favorisée dans le folklore pour ses propriétés médicinales, » a dit Louise A. Rollins-Smith, Ph.D., professeur d'associé de la microbiologie et de l'immunologie et investigateur principal de la nouvelle concession. Les « grenouilles sont une source riche des molécules potentiellement utiles qui pourraient fonctionner contre les microbes pathogènes humains. »
Rollins-Smith a collaboré avec Derya Unutmaz, M.D., professeur auxiliaire de la microbiologie et l'immunologie, et d'autres scientifiques de Vanderbilt pour montrer ce mois que les composés de la peau de grenouille bloquent l'infection par le HIV.
Les grenouilles produisent et sécrètent des composés appelés les peptides antimicrobiens pour combattre outre des bactéries, des mycètes et des virus qui débarquent sur leur peau, Rollins-Smith expliqué.
Les « grenouilles ont évolué au-dessus des milléniums pour combattre de tels microbes pathogènes, ainsi nous voulons apprendre de la grenouille autant que nous bidon au sujet de ces molécules, » elle avons dit.
Avec la nouvelle concession, Rollins-Smith et son équipe étudieront les défenses antimicrobiennes des populations en baisse de grenouille qui font face à un mycète particulier de peau. Le camarade post-doctoral Douglas C. Woodhams, Ph.D., voyagera aux emplacements au Panama et en Californie pour rassembler des échantillons des peptides de peau des grenouilles affectées.
« Notre but est d'étudier les populations de grenouille qui sont en avant d'une épidémie de ce mycète, et ceux qui sont derrière une épidémie pour voir si celle qui ont survécu a les peptides protecteurs salutaires, » Rollins-Smith dit.
Le centre de recherches de spectrométrie de masse chez Vanderbilt est particulièrement valable aux études de l'équipe. En utilisant la spectrométrie de masse, il est possible de caractériser la rangée de peptides dans les échantillons et de focaliser rapidement dessus et ordonnancer ceux qui pourraient être antimicrobiens. « Nous espérons figurer dehors qui les espèces sont les plus vulnérables à ce microbe pathogène fongique de sorte qu'elles puissent être le centre de plus grands efforts de conservation, » Rollins-Smith dit.
Les études peuvent également indiquer les nouveaux peptides antimicrobiens qui pourraient être les dresseurs utiles des microbes pathogènes humains, elle se sont ajoutées.
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Les peptides semblent tuer sélectivement le virus, peut-être en s'insérant dans l'enveloppe externe de membrane d'HIV et en les créant « troue » cette cause la particule de virus pour tomber en morceaux, Unutmaz dit.
« Nous aimons appeler ces peptides WMD -- les armes de la destruction de membrane, » Unutmaz ont indiqué. Il est curieux que les peptides antimicrobiens ne nuisent pas aux cellules de T aux concentrations qui sont efficaces contre le virus, il ont noté, puisque la membrane externe d'HIV est dérivée de, et donc essentiellement identique à, la membrane cellulaire. Les investigateurs ont proposé que les peptides agissent sélectivement sur le virus en partie en raison de ses à cellules relatives de petite taille.
La capacité des peptides de détruire HIV attirait, mais pour être vraiment efficaces en tant qu'agents antimicrobiens, ils doivent empêcher la transmission d'HIV des cellules dendritiques aux cellules de T, Unutmaz dit.
Les cellules dendritiques, il a expliqué, est les sentinelles du système immunitaire. Elles traînent dans les tissus extérieurs muqueux, balayant pour les microbes pathogènes envahissants.
« Leur but dans la vie est de capturer l'ennemi, l'apportent au noeud de lymphe -- le centre de commande -- et le présenter au général, la cellule de T, pour activer un plan de bataille, » Unutmaz dit. « C'est un système très efficace qui nous a permis de survivre beaucoup d'insultes, microbes pathogènes et virus. »
Mais HIV est un ennemi astucieux. Quand il est pris sur la surface muqueuse par une cellule dendritique de sentinelle, il élude de façon ou d'autre la destruction. Au lieu de cela, il se cache à l'intérieur de la cellule, attendant pour envahir la cellule de T avec un Trojan Cheval-comme le mécanisme. La capacité d'HIV de rester cachée dans la cellule dendritique, évitant la destruction en circulant des anticorps et des cellules de système immunitaire, « peut expliquer pourquoi après 20 ans nous n'avons pas un vaccin pour ce virus, » Unutmaz dit.
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Pour examiner l'efficacité des peptides de grenouille en empêchant la transmission d'HIV, VanCompernolle a permis la première fois aux cellules dendritiques cultivées de capturer HIV actif. Il a alors incubé les cellules dendritiques d'HIV-hébergement avec des peptides antimicrobiens, a lavé les peptides loin, et a ajouté des cellules de T.
« Normalement la cellule dendritique passe le virus à la cellule de T, et nous obtenons l'infection très efficace de la cellule de T, » Unutmaz dit. « Mais quand nous avons traité les cellules dendritiques avec des peptides, le virus a été allé, complètement allé.
« C'était une grande surprise. »
La conclusion embarassait, il a ajouté, puisque la notion régnante est que HIV capturé par les cellules dendritiques est caché et protégé. Les investigateurs actuellement emploient des technologies de formation image pour évaluer l'hypothèse que HIV fait un cycle réellement sur la surface dendritique de cellules.
« Nous pensons que peut-être il saute sa tête dehors, regarde autour pour une cellule de T, et retourne alors à l'intérieur pour cacher jusqu'à ce qu'il fasse un cycle dehors encore, » Unutmaz dit. Si le peptide est présent en dehors de la cellule, « il vise le virus qui le saute vers le haut et tue. » Les expériences préliminaires suggèrent que l'hypothèse soit correcte.
« C'est très passionnant, car il suggère que ces peptides pourraient être puisque le virus a maintenant nulle part pour se cacher, » Unutmaz très efficace dit. « Et si ceci qui fait un cycle se produit vraiment, nous pouvons pouvoir produire d'un vaccin qui visera le virus capturé par les cellules dendritiques. »
Les peptides de grenouille sont un outil exceptionnel pour le sondage « ce qui le virus connaît la cellule dendritique que nous ne savons pas, » Unutmaz supplémentaire. « Comment HIV parvient-il à survivre et faire un cycle dans les deux sens à la membrane de cellules ? Si nous pouvons comprendre cela, nous trouverons les lacunes, et cela ouvrira un nouvel univers entier des cibles pour l'intervention. »
Les investigateurs ont appris cette semaine que la base américaine pour la recherche de SIDA placera leur recherche continue pour comprendre comment les peptides de grenouille tuent HIV en cellules dendritiques. Leurs plans incluent la formation image comment les peptides fonctionnent, examinant les peptides additionnels de grenouille pour l'activité, et examinant des peptides sur un système muqueux de cellules pour étudier la praticabilité de les développer comme prophylactics contre l'infection par le HIV.
« Si nous pouvons apprendre que les mécanismes que ces peptides emploient pour tuer HIV, il pourrait être possible de faire les petites molécules chimiques qui réalisent les mêmes résultats, » Unutmaz dit. De tels produits chimiques seraient plus pratiques comme les microbicides thérapeutiques, il ont indiqué. « Cette étude est un grand exemple comment la collaboration à travers des disciplines mène à de grandes découvertes, » d'Unutmaz dit.
D'autres membres du département de la microbiologie et de l'immunologie ont aidé les investigateurs en fournissant des virus pour l'essai. L'équipe a constaté que les virus membrane-enduits étaient susceptibles de la destruction par les peptides de grenouille, mais des virus non-enduits, tels que le réovirus et l'adénovirus, n'ont pas été affectés.
R. Jeffery Taylor, Ph.D., Kyra Oswald-Richter, Ph.D., Jiyang Jiang, Ph.D., Bryan E Youree, M.D., Christopher R. Aiken, Ph.D., et Terence S. Dermody, M.D., chez Vanderbilt sont des co-auteurs de l'étude. La recherche a été soutenue par les instituts nationaux de la santé, du centre d'agneau d'Elizabeth B. pour la recherche pédiatrique, et du National Science Foundation.
C'est un communiqué de presse adapté du centre médical d'université de Vanderbilt. La version originale apparaît aux grenouilles peut faciliter le combat d'HIV : étude.
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