Бактерии Streptococcus pneumoniae колонизируют носоглотку и могут вызывать пневмонию. Затем он может распространиться из легких в кровоток и вызвать повреждение органов. Этот оппортунистический возбудитель обычно поражает детей раннего возраста, людей с ослабленным иммунитетом и пожилых людей. В 2015 г. инфекция S. pneumoniae по всему миру унесла жизни от 192 000 до 366 000 детей в возрасте до 5 лет.
Чтобы понять, как этот патоген адаптируется к различным местам в организме, а также как хозяин реагирует на вторгающийся микроб, исследователи из Университета Алабамы в Бирмингеме, Медицинской школы Университета Мэриленда и Школы Йельского университета Медицина измеряла экспрессию генов бактерий и хозяина в пяти различных местах на мышиной модели - носоглотке, легких, крови, сердце и почках - с использованием трех генетически различных штаммов S.пневмонии.
Их полученный в естественных условиях атлас взаимодействий хозяина и патогена в анатомических участках, имеющих отношение к заболеванию, теперь опубликован в Proceeding of the National Academy of Sciences. Исследователи идентифицировали общие и органоспецифические транскриптомы S. pneumoniae и показали, что профили экспрессии генов бактерий и хозяина сильно различаются при бессимптомной колонизации по сравнению с болезнетворной инфекцией..
Это означает, что бактерия ведет себя по-разному, в зависимости от того, какой участок она заражает, и что органы мыши, в свою очередь, также по-разному реагируют на присутствие бактерий. Кроме того, было обнаружено, что определенные гены S. pneumoniae всегда высоко экспрессируются всеми тремя штаммами бактерий во всех анатомических участках, что делает их идеальными мишенями для новых вакцин или методов лечения..
Это был первый случай, когда профили экспрессии генов во время колонизации и в местах заражения нескольких хозяев были картированы как с точки зрения хозяина, так и с точки зрения патогена.
«Мы считаем, что атлас транскрипционных ответов во время взаимодействия хозяина и патогена, представленный здесь, - пишут авторы, - станет важным ресурсом для сообществ исследователей пневмококкового и микробного патогенеза и послужит основой для идентификации и проверки основных терапевтических целей хозяина и пневмококка в будущих исследованиях».
Карлос Дж. Ориуэла, доктор философии, профессор кафедры микробиологии UAB, и Эрве Теттелин, доктор философии, профессор кафедры микробиологии и иммунологии Медицинской школы Университета Мэриленда, являются со- старшие авторы.
Помимо описательного анализа транскриптомов, исследователи подтвердили свои выводы, используя бактериальные мутанты, эксперименты с заражением in vivo и лечение хозяина. В ходе экспериментов исследователи обнаружили, что противовоспалительное лечение бета-интерфероном предотвращает вторжение бактерий в жизненно важные органы и способствует выживанию хозяина. Это открытие предлагает потенциально новые терапевтические возможности.
Симптомы пневмококковой инфекции включают лихорадку, кашель, одышку, боль в груди, ригидность затылочных мышц, спутанность сознания, повышенную чувствительность к свету, боль в суставах, озноб, боль в ушах, бессонницу и раздражительность. В то время как достижения в области антибиотиков и использование пневмококковых конъюгированных вакцин с 2000 г. снизили смертность, связанную с S. pneumoniae, этот патоген продолжает демонстрировать рост устойчивости к антибиотикам, а также может переключаться на типы капсул, которые не охватываются текущими законами США. Вакцины, одобренные Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов. Таким образом, пневмококковые инфекции продолжают оставаться серьезной причиной заболеваемости и смертности.
Поддержка поступила от программы Merck, Sharpe & Dohme Corp. Исследовательской программы Merck ID: 57329 и от Национального института здравоохранения, гранта AI114800.