Медь давно известна своей способностью убивать бактерии и другие микробы.
Но, что интересно, исследователи из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе показали, что бактерии Escherichia coli (E. coli) являются причиной трудноизлечимых инфекций мочевыводящих путей (ИМП). - захватывать следовые количества меди в организме и использовать ее в качестве питательного вещества для стимулирования роста. Полученные данные свидетельствуют о том, что блокирование этой системы может привести к голоданию инфекции E. coli, открывая двери для лечения ИМП с использованием препаратов, которые действуют иначе, чем традиционные антибиотики.
Исследование опубликовано 24 июля в журнале Nature Chemical Biology.
Медь является важным минералом, который содержится в моллюсках, цельнозерновых продуктах, орехах, бобах и других продуктах. Он может убивать патогены в высоких концентрациях. Но было неясно, как E. coli справляется с ионами меди, присутствующими в моче, чрезвычайно сложной среде, содержащей много микроэлементов и других соединений.
В прошлой работе по изучению штаммов кишечной палочки, которые, как известно, вызывают трудноизлечимые ИМП, исследователи показали, что молекула под названием иерсиниабактин, которая секретируется бактериями, связывает медь, предотвращая ее накопление до антибактериального уровня. Но что он делает с этой связанной медью, неизвестно.
«Иерсиниабактин чаще встречается у инвазивных бактерий, включая E. coli, которые вызывают более проблематичные рецидивирующие и устойчивые к антибиотикам инфекции мочевыводящих путей», - сказал старший автор Джеффри П. Хендерсон, доктор медицинских наук, доцент медицины. «Одной из причин, по которой мы лечим ИМП, является опасение, что бактерии проникнут в другие области и превратятся из неприятных в гораздо более серьезную инфекцию. Поскольку иерсиниабактин, по-видимому, связан с более вирулентными бактериями, мы хотели понять, что он делает. и почему он там."
Хотя известно, что бактерии приносят в клетку железо - еще один важный минерал, исследователи отметили, что долгое время считалось, что у E. coli нет способа импортировать медь. Действительно, ученые предположили, что иерсиниабактин только импортирует железо.
В новом исследовании исследователи показали, что иерсиниабактин импортирует ионы меди в клетку, где эти заряженные частицы помогают запускать многие биохимические реакции, необходимые бактериям для роста и размножения. Ученые также показали, что после освобождения от своего минерального груза иерсиниабактин возвращается за пределы клетки, чтобы поглощать больше меди. Исследователи назвали эту стратегию «пищевой пассивацией». В металлургии под пассивацией понимают обработку или покрытие металла, чтобы сделать его менее реакционноспособным.
Исследователи также показали, что иерсиниабактин может связываться с различными металлами помимо меди и железа, включая никель, кобальт и хром.
«Традиционное представление о том, что иерсиниабактин является импортером железа, является слишком упрощенным представлением об этой молекуле», - сказал Хендерсон, лечащий пациентов с ИМП. «Бактерии, выделяющие иерсиниабактин, могут связываться со всеми видами металлов. В месте заражения эта молекула, по-видимому, захватывает металлы вокруг себя, предотвращая достижение этими металлами токсического уровня, а также внося контролируемое количество ионов металлов для питания. целях."
Хендерсон и его коллеги отметили, что штаммы E. coli, не способные доставлять в клетку иерсиниабактин, связанный с медью, менее агрессивны, чем штаммы, которые могут импортировать медь этим путем. Исследователи заявили, что будущая работа по разработке антибактериальных препаратов может помочь найти способы блокировать иерсиниабактин, по существу лишая клетки необходимых питательных веществ.
Эта стратегия может иметь отношение не только к кишечной палочке, вызывающей рецидивирующие ИМП, считают исследователи. Хендерсон отметил, что молекула иерсиниабактина присутствует в бактериях, вызывающих чуму, и в бактериях, обычно вызывающих пневмонию.