По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний США, примерно каждый третий человек является носителем Staphylococcus aureus, или «стафилококка», в носу, а 2 процента из нас являются переносчиками страшного метициллин-резистентного (MRSA) штамма, который мешает обычным антибиотикам.
Так почему же большинство из нас никогда не болеют стафилококковыми инфекциями? Исследователи из Медицинской школы Вашингтонского университета нашли ключ к разгадке.
В исследовании, опубликованном 26 апреля в журнале Cell Host & Microbe, исследователи показывают, что генерируемая иммунной системой молекула, называемая оксидом азота (NO), подавляет способность S. aureus трансформироваться из относительно доброкачественной, спокойной колонизирующей переходит в вирулентную форму, производя токсины, которые вторгаются и вызывают заболевание. Это может объяснить, почему наши носовые ходы обычно имеют очень высокие концентрации NO.
Ведущий автор статьи - Родольфо Урбано, научный сотрудник Йельского университета. Он проводил исследования в качестве докторанта в лаборатории доктора Феррика Фанга, профессора лабораторной медицины, микробиологии, медицины и патобиологии Университета Вашингтона. Он старший автор газеты.
«В то время, когда устойчивость к антибиотикам растет, иммунные молекулы, нацеленные на факторы вирулентности, могут быть использованы для разработки новых терапевтических средств», - сказал Урбано. Команда UW сотрудничала с коллегами из Университета Пенсильвании и Университета Колорадо.
Урбано сказал, что наша иммунная система использует NO в качестве оружия против многих микробов, включая вирусы, паразиты, бактерии и грибки. Как и большинство антибиотиков, NO борется с большинством бактерий, ограничивая их рост. Но S. aureus способен расти, несмотря на присутствие NO.
Чтобы выяснить, как NO может контролировать S. aureus, исследователи решили идентифицировать все белки S. aureus, которые были модифицированы NO. Они обнаружили, что многие белки были изменены, но один белок особенно привлек внимание исследователей. Этот белок, называемый AgrA, играет ключевую роль в процессе превращения покоящихся бактерий S. aureus в вирулентных захватчиков.
Этот процесс называется определением кворума; он запускается, когда бактерии достигают определенной плотности - «кворума» - и инициирует процесс, в котором бактерии начинают производить вирулентные факторы, такие как токсины. Модифицировав AgrA, NO заблокировал эту систему определения кворума, как обнаружили Урбано и его коллеги.
Чтобы подтвердить свою гипотезу, исследователи показали, что у мышей со стафилококковой пневмонией, у которых отсутствовал ген, необходимый для выработки NO, заболевание развивалось более тяжело. Это продемонстрировало, что NO может подавлять выработку токсинов во время инфекции, сказал Урбано. «Тот же эффект может иметь место и при отсутствии продолжающейся инфекции», - сказал он.
Фан отметил, что бактерии часто находят способ эволюционировать, чтобы противостоять действию антибиотиков, но, что любопытно, S. aureus, по-видимому, не эволюционировал так, чтобы противостоять действию NO.
«Можно предположить, что такое расположение на самом деле выгодно для бактерии», - сказал Фанг. «Бактерия не хочет, чтобы ее хозяин заболел. Она предпочитает просто колонизировать хозяина, расти и распространяться среди других людей. Если стафилококк, колонизирующий меня, вызывает у меня заболевание и я умираю, это не помогает стафилококку».
Фанг сказал, что его команда надеется лучше понять, как NO защищает организм, а также почему он не работает.
"Мы знаем, что одна из самых опасных вещей, которые могут случиться с вами, когда вы заболеваете гриппом, заключается в том, что у вас может развиться стафилококковая инфекция. Мы хотели бы знать, нарушает ли грипп нормальный баланс между стафилококком и host и имеет ли это какое-то отношение к NO."
Финансирование: Эта работа была поддержана грантами Национального института здравоохранения T32 AI55396, AI39557 и AI123124.