Här nedan följer en maskininläst version av artikeln. Observera att det saknas styckeindelning, radbrytningar, mellanslag efter skiljetecken och att det kan förekomma stavfel.
Silkesfjärilen
Hyalophora cecropiahar fått ge namn åt cecropinerna , den grupp peptidantibiotika som först upptäcktes .Cecropiner dödar bakterier på några minuter genom att förstöra deras membran , utan att skada membran i insekts- eller däggdjurscellerna .Det har fattats en väsentlig bit i immunologin .En bit ingen frågat efter , märkligt nog .Men hur tacklar kroppen angrepp från omgivningen – innan det cellulära och humorala immunförsvaret hunnit slå på ?Dvs , hur hålls normalfloran i schack , hur attackeras omedelbart invaderande bakterier , etc ? » Innate immunity » och kroppsegna antibiotika kan vara svaret .Faktum är att vi säkert inte klarar oss utan » innate immunity » , understryker professor emeritus Hans G Boman vid Mikrobiologiska institutionen på Stockholms universitet .Hans G Boman var först ut på denna forskningsplan .Efter drygt tio års forskning om insekters immunförsvar fann han 1981 , tillsammans med sin dåvarande forskargrupp , de första peptidantibiotika .Dessa peptider
, som visade sig vara starkt antibakteriella , fick namnet cecropiner efter silkesfjärilen Hyalophora cecropia där de först upptäcktes .Första försvarslinjenKanske mikroorganismer blir patogena för sin värd då denna första omedelbara immunitet fallerat , då de antibakteriella peptidernas skydd inte räckt till ?- Det är riktigt .Vi har t ex i insektsstudier visat att om cecropinsyntesen hämmas en kort stund , kan bakterier som normalt är i jämvikt med insektens immunsystem växa till och på 24 timmar döda insekten .Självklart finns ett nära samarbete mellan de antibakteriella peptiderna och det klassiska immunsystemet .Säkert finns många kommunikationsvägar .Om det omedelbara försvaret inte räcker till , måste det cellulära/humorala immunsvaret slås på .Och det måste antagligen göras inom loppet av timmar , säger Hans G Boman .100-tal substanser finns beskrivnaIdag finns åtminstone ett hundratal antibakteriella peptider beskrivna , ett 20-tal kända med genstrukturer .Varje peptidantibiotikum
kodas av en gen och tillverkas i en prekursorform av cellens normala proteinsyntes .Klassiska antibiotika däremot tillverkas av mikroorganismer där de byggs ihop stegvis via flera enzym som kodas av olika gener .Peptiderna har påvisats i däggdjur ( också människa ) , amfibier , insekter , sjödjur , växter .Hud , slemhinnor , tarm , kroppsöppningar tycks som strategiska platser för substanserna .Kroppsegna antibiotika är basen för » innate immunity » – dvs medfött , omedelbart immunförsvar .Deras egenskaper liknar bredspektrumantibiotika .Två huvudgrupper finns beroende på om peptiderna innehåller svavel , dvs cystein , eller ej .Cecropinerna är spiralformade och svavelfria strukturer ; defensinerna platta , kompakta och svavelinnehållande .En tredje intressant grupp ( som saknar cystein ) har en mycket hög halt av en eller två aminosyror , ofta prolin och arginin .Hit hör bl a peptiden PR-39 .Denna grupp peptidantibiotika upptäcktes 1989 i New York och nästan samtidigt i Trieste
och Stockholm .1987 isolerade Michael Zasloff magainin från skinnet av en stor sydafrikansk groda ( Xenopus ) och trodde detta fynd var allmängiltigt .Nu ser det ut som om varje groda har sin egen typ av peptidantibiotika , inte ens andra Xenopus gör magaininer .De flesta hittills upptäckta peptidantibiotika har lytisk effekt på såväl grampositiva som -negativa bakterier , men påverkar knappast eukaryotiska celler ;defensiner är dock svagt cytotoxiska .Dessa peptidantibiotika påverkar även svampar och protozoer .Förbryllande tidsglappI det historiska perspektivet är det märkligt att » innate immunity » och de antibakteriella peptiderna inte upptäcktes tidigare , anser Hans G Boman .- Pasteur inledde immunologins kunskapsuppbyggnad för mer än 100 år sedan , ungefär samtidigt som Metchnikoff upptäckte fagocytos .De ses som fäder för humoral respektive cellulär immunologi .Men varför har inte immunologerna tidigare funderat över tidsglappet : att mikroorganismer kan fördubbla sig på 20
minuter , medan en cell i immunsystemet ofta kräver 20 timmar eller mer för att växa ?Det är svårt att få ihop i ekvationen , poängterar Hans G Boman .Ändå fanns här gamla fynd : t ex det idag välkända bakteriedödande proteinet lysozym i tårvätska och saliv fann Alexander Fleming redan på 1920-talet .Bomans forskargrupp isolerade ett insektslysozym samtidigt som de renade cecropinerna .Fyndet av defensiner baserade sig på en iakttagelse från 1950-talet om att det finns bakteriedödande proteiner i fagocyterande celler .Robert Lehrer och hans medarbetare lyckades 1983 bestämma strukturen för defensin från kaninfagocyter .Bananflugan är en centralfigur i de genetiska studierna av peptidantibiotika .Det har visat sig att varje peptidantibiotikum kodas av en gen och tillverkas av cellens normala proteinsyntes .Klassiska antibiotika däremot byggs ihop av många steg via flera enzym som kodas av olika gener .Minst ett hundratal peptidantibiotika har beskrivits , från olika däggdjur bl a mus
, katt , gris och nötkreatur .Kanske håller peptiderna normalfloran i schack och skyddar mot vissa sjukdomsframkallande organismer .Tungan är en viktig producent av peptidantibiotika : Är det därför djur slickar sina sår och nyfödda ungar ?Prekursor för säker transportDet medfödda immunförsvaret består av celler som snabbt kan antingen syntetisera peptidantibiotika eller från vissa celler tömma ut ett batteri av prefabricerade bakteriedödande peptider .Nyckelroller har granulocyter , makrofager samt cytotoxiska T- och NK-celler ( naturliga dödarceller ) .Det krävs någon form av signal för att få igång detta maskineri , dvs mikroorganismers signalsubstanser alarmerar immunsystemet .Några sådana har identifierats : t ex är gramnegativa bakteriers lipopolysackarider utmärkta signalsubstanser , berättar Hans G Boman .Men peptidantibiotika tillverkas inte som färdiga produkter .I de flesta fall görs de som prekursorer , preproprotein , som sedan klyvs av proteolytiska enzym .- Det kanske förhindrar att peptiderna blir aktiva på fel plats .För defensiner är de överflödiga bitarna transportsignaler för att få molekylen att hamna i rätt typ av granula , celler osv : som en sorts biljett där man river av en kupong vid en station , nästa kupong vid nästa osv .Först då substansen är framme vid slutstationen levereras det aktiva meddelandet .Bakteriemembran måletEn egenskap som tycks gemensam för nästan alla antibakteriella peptider är att de är mer eller mindre amfipatiska : dvs ena sidan är laddad , den andra vattenavstötande .Om detta har någon praktisk betydelse är ännu inte klarlagt .Men det kan vara en förutsättning för peptidantibiotikas möjligheter att ta sig igenom bakteriemembran och eventuellt förstöra dem .Antibakteriella peptiders mål är i de flesta kända fall just mikroorganismernas yttre och inre cellmembran .- Tidigt var vi klara över varför cecropiner inte skadar den egna organismen , de måste ju känna igen » själv » och » icke-själv » .Det gör de genom att vara
riktade mot komponenter som är specifika för de mikroorganismer de vill slå ut .Cecropiner dödar bakterier på några minuter genom att lösa upp deras membran , utan att skada membran i insekts- eller däggdjurscellerna .Både cecropiner och defensiner bildar jonkanaler i artificiella membran .Det har spekulerats över om det är en del av verkningsmekanismen .- Men jag är inte övertygad om att de verkligen fungerar så .Tittar man på tidsförloppet så går det snabbare i naturen , fast det är mer komplicerat och med större skador än i jonkanalerna .Det är stora skillnader mellan artificiella och naturliga membran , jag tror inte man riktigt kan extrapolera från det ena till det andra .Schematisk skiss av genen för PR-39 så långt den är sekvensbestämd ( 2 967 baspar DNA ) .Genen har fyra bitar , exoner ( e1 , e2 etc ) ( här blåfärgade ) , som via en budbärarRNA ( ej med i bilden ) översätts till den primära translationsprodukten ( orangefärgad ) , ett preproprotein som består av 173 aminosyradelar
( residues ) .Signalpeptiden klyvs av vid inträdet i en membranstruktur , endoplasmatiskt reticulum ( ER , ej med i bilden ) .Antagligen vandrar resten ( cathelin-proproteinet ) genom golgi för att ( på okänt sätt ) slutligen hamna i en viss typ av granula i granulocyter .Slutprodukten , PR-39 ( i rött ) , klyvs bort från proformen med enzymet elastas , och peptiden processas i högra delen så att den C-terminala delen slutar med prolinamid där amiddelen kommer från glycin ( G ) .Rutan under e4 anger aminosyrasekvensen i denna del med enbokstavsbeteckningen för aminosyror .Namnet PR-39 kommer av att halten prolin ( P ) och arginin ( R ) är extremt hög i den mogna peptiden .I vardera e2 och e3 finns två cystein ( C ) som är korsbundna enligt analyser gjorda av Borregaards grupp vid Rigshospitalet i Köpenhamn .Den N-terminala aminosyran i propeptiden är pyroglutamat ( Z ) .Första barriär mot mikroorganismerForskningen har hittills till stor del koncentrerats till djur .Men det finns
goda grunder för att förmoda att antibakteriella peptider är betydelsefulla hos människan : bl a för att balansera och hålla normalfloran i schack .Tunntarmens närmast sterila miljö t ex kan vara ett resultat av peptidantibiotikas effekt där – gener för defensiner har påvisats i humana Paneths celler .Kroppsegna antibiotika spelar sannolikt också stor roll som en första barriär mot presumtiva sjukdomsframkallande mikroorganismer : tunga och luftrör har visats utsöndra peptidantibiotika ( hittills hos nötkreatur visserligen ) .PR-39 : sårläkande peptidHans G Boman har nu ett forskningsprojekt igång för att studera peptidantibiotikas roll på huden hos människa , särskilt vid kroniska sår .PR-39 är en av de substanser som nyligen hamnat i fokus .- PR-39 , en av de första prolinrika peptiderna , isolerade vi från gristarm 1991 , tillsammans med Viktor Mutts och Hans Jörnvalls grupper vid Karolinska institutet .Två år senare visade vi tillsammans med Birgitta Agerberth vid Karolinska institutet
att PR-39 inte är lytisk , den stoppar DNA och proteinsyntes .När vi sedan började leta efter humant PR-39 hittade vi i stället FALL- 39 som görs i benmärg och testiklar .Hösten 1994 återupptäckte Merton Bernfields grupp vid Harvard University PR-39 och visade att peptiden också har en sårläkande effekt hos gris .Bernfields grupp visade att PR-39 inducerar en typ av transmembrana , heparaninnehållande molekyler , sk cyndikaner , som kan vara av betydelse vid sårläkning .Detta gäller med största säkerhet också hos människa .Kroniska sår uppkommer på grund av olika mekanismer , bl a immunrelaterade sjukdomstillstånd som kan bli svåra och livshotande .Där kan möjligen –PR-39/FALL-39 bli en faktor för att främja sårläkning – om nu människa och gris är lika i detta avseende .- Sedan något år samarbetar vi med hudkliniken på Karolinska sjukhuset ;Margareta Frohm där har samlat vätska från kroniska sår och blåsor .Den sårvätskan har vi analyserat och karakteriserat tillsammans med Hans
Jörnvalls grupp .I sårvätskan har vi hittills hittat tre defensiner och FALL-39 .Antagligen kommer de alla från granulocyter .Kniv med utbytbart knivbladPR-39 är intressant också av en annan orsak .Peptidantibiotika har en effekt som bland liknats vid bredspektrumantibiotikas verkan .Peptiderna har stoa fördelar jämfört med det klassiska mmunförsvaret : bl a är de » billiga » och snabba att göra , säger Hans G Boman .- En italiensk grupp , Romeo och Zanetti med medarbetare , och en New York-grupp med Weiss och Elsbach , upptäckte 1992-93 att peptidantibiotika , bl a PR-39 , kan sitta som effektormolekyler på en bärarmolekyl – cathelin – som är ungefär fyra gånger större än effektordelen .Cathelin är ett protein , drygt 100 aminosyror stort .Peptidantibiotika skadar inte kroppsegna cellerFlera möjliga vägar finns för peptidantibiotika att undvika att skada den egna organismen , t ex genom att :· självdestruktiva celler eller substanser sätts ur spel ;· självdestruktiva substanser » låses
in » i celler , t ex fagocyter ;· koncentrationerna för att ta död på främmande respektive kroppsegna celler skiljer sig åt ;· välja angreppsmål som inte finns i kroppsegna celler .- Med en liknelse : naturen gör en kniv med ett långt knivhandtag ( cathelinmolekylen ) och ett litet knivblad ( peptidantibiotika ) – där knivbladet kan bytas ut .Genen för PR-39 i gris och FALL-39 i människa är mycket lika .Detta har främst Gudmundur H Gudmundsson ( i Bomans dåvarande grupp ) visat i ett viktigt arbete .I genstrukturen ser man att det är sista delen som är utbytbar ( knivbladet ligger i exon 4 ) , berättar Hans G Boman .Cathelinmolekyler har beskrivits i får , kanin , gris , ko och människa .Det märkliga är att hos gris finns nio olika effektormolekyler kopplade till cathelin , hos människa bara en .- Kan du byta knivblad till skaftet , kan du antagligen också byta skaft .Vi försöker nu hitta ett skaft till , men det är inte uppenbart hur man letar efter skaft .- Immunglobulinernas oerhörda variationsrikedom förklaras just med att olika fragment kopplas ihop , vilket ger de många kombinationsmöjligheterna .Det är möjligt att det är likadant här : kanske peptidantibiotikas specificitet är kopplad till möjligheten att göra rekombination , att byta knivblad , för att möta naturens varierande flora av mikroorganismer .Framtida terapiPeptidantibiotika har stora fördelar jämfört med det klassiska immunförsvaret , säger Hans G Boman :- De är små molekyler och därför » billiga » och snabba att göra , de är lätta att skicka omkring och de kräver relativt litet information .Säkert blir det möjligt att tillverka antibakteriella peptider för terapeutisk applikation i framtiden , här finns inga direkta produktionssvårigheter , betonar Hans G Boman .- Men hur ska peptiderna förmås att spridas ut i kroppen , till de platser där de behövs ?Det går inte att svälja en cocktail med peptider , de måste distribueras på något annat sätt .Sårinfektioner däremot kan vara lätta att behandla
med t ex salva .Men – så länge det finns en marknad för antibiotika , dvs så länge antibiotikaresistens inte är ett för stort problem , introducerar läkemedelsbolagen inte gärna något annat .De vill inte konkurrera med sig själva , säger Hans G Boman .- De stora läkemedelsindustrierna är inte påfallande intresserade av de antibakteriella peptiderna .Jag tror att det blir småföretag som satsar på att utveckla det här , företag som sedan kan köpas upp av de stora .Det är ett billigt sätt att skaffa kunskap .Att trappa ner , när det går bra …Hans G Bomans egen forskning sköts idag från den osäkra sits en professor emeritus-stol ger .- Naturvetenskapliga forskningsrådet har varit mycket generöst , där litade de på mig för drygt 20 år sedan och lät mig satsa på insektsimmunologi .Men nu när forskningen börjar ge resultat , även för människor , har de bestämt sig för att inte satsa på forskare över 70 .- Det är litet tråkigt , men Wallenberg-stiftelsen ryckte in i stället och gav mig två miljoner
och fria händer .Utan deras generösa stöd hade jag inte längre haft någon egen forskargrupp .- Idag försöker jag att helt ägna mig åt betydelsen av kroppsegna antibiotika och » innate immunity » hos människan .Birgit Wilhelmson
