Ученые выяснили, как наши клетки защищаются от различных инфекций

Новое исследование пролило свет на то, как клетки, инфицированные синегнойной палочкой (лат. Pseudomonas aeruginosa), обнаруживают возбудителя и решают, дать ему отпор или нет. Исследование также представило информацию, важную для разработки альтернатив антибиотикам.

Синегнойная палочка – условно патогенная грамотрицательная бактерия, обитающая в почве и воде. Это оппортунистическая инфекция, вызывающая заболевания, прежде всего, у людей с ослабленной иммунной системой. К группе риска относятся больные с диагнозом муковисцидоз и те, кто находится в медицинских учреждениях. Синегнойная палочка может вызывать пневмонию, инфекции мочевыводящих путей, а также хирургические инфекции ран.

Лечение нозокомиальных (внутрибольничных) инфекций, вызванных Pseudomonas aeruginosa, сильно осложнено их высокой устойчивостью к ряду антибиотиков. Учитывая повсеместную распространенность бактерии, как же наши клетки защищаются от инфекции P. aeruginosa? И что могут сделать ученые для борьбы с мультирезистентными штаммами?

Чувство кворума

Бактерии используют сложный механизм, основанный на секреции молекулярных сигналов и носящий называние «чувство кворума», для общения друг с другом и координации своего коллективного поведения. Система предоставляет им информацию о плотности бактериальной колонии и о том, какие другие виды бактерий присутствуют в их окружении.

Чувство кворума опирается на сигнальные молекулы, называемые аутоиндукторами. Бактерии выпускают их в свою среду для отправки сообщений друг другу.

Многие бактериальные процессы зависят от чувства кворума. К ним относятся образование биопленок и выделение факторов вирулентности, которые могут нанести значительный ущерб здоровью человека.

Педро Моура-Алвес и Стефан Кауфманн из Института биологии инфекции Макса Планка в Берлине, Германия, в журнале Science рассказали, как инфицированные клетки могут перехватывать аутоиндукторы синегнойной палочки и выбирать лучший метод защиты от нее. Ученые объяснили, что Pseudomonas aeruginosa является нозокомиальным патогеном с высокой устойчивостью к противомикробным препаратам. В то же время P. aeruginsoa – вездесущий в окружающей среде микроорганизм, его можно обнаружить буквально в каждой раковине. Вполне вероятно, что люди часто соприкасаются с синегнойной палочкой, но в небольших количествах, когда она не представляет серьезной опасности. Значительное увеличение численности этих патогенных микроорганизмов позволяет им атаковать организм-хозяин, поскольку теперь они производят факторы вирулентности.

«Шпионаж» за P. aeruginosa

В предыдущем исследовании, опубликованном в журнале Nature, исследователи показали, что транскрипционный фактор, называемый AhR-рецептором, или рецептором ароматических углеводородов, может определять факторы вирулентности, выделяемые синегнойной палочкой.

Для своего текущего исследования команда ученых использовала комбинацию клеток человека, рыбок данио и мышей, чтобы показать, что AhR-рецептор может обнаруживать аутоиндукторы, чувствительные к кворуму. «Мы были удивлены, обнаружив, что рецептор ароматических углеводородов способен понимать язык бактериальной коммуникации и переводить его в термины защиты хозяина. Это позволяет клеткам отслеживать заражение и соответствующим образом реагировать на угрозу, – сообщили авторы исследования. – Мы предполагаем, что следя за межбактериальной коммуникацией, AhR-рецептор способен распознавать статус-кво сообщества P. aeruginosa, вызвавшего инфекцию, позволяя организму мобилизовать для борьбы с ним наиболее подходящий защитный механизм в зависимости от степени угрозы».

Нарушение чувства кворума – один из способов, которым ученые пытаются противостоять угрозе множественной лекарственной устойчивости синегнойной палочки. А новые сведения о том, как именно бактерии взаимодействуют друг с другом, должны помочь в реализации этой стратегии.