Бактерия Staphylococcus epidermidis, прежде всего, безвредный микроб, обитающий на коже и в носу человека. Тем не менее, некоторые штаммы этого вида могут вызывать инфекции - в катетерах, искусственных суставах, сердечных клапанах и в кровотоке, - которые трудно поддаются лечению. Эти бактерии часто устойчивы к особенно эффективному антибиотику, метициллину, и являются одними из самых опасных микробов в больницах. Как эти обычно безвредные кожные микробы становятся смертельными патогенами, до сих пор неясно.
Международная исследовательская группа обнаружила, что отличает мирных S.epidermidis от многих опасных возбудителей. Ученые определили новый кластер генов, который позволяет более агрессивным бактериям создавать дополнительные структуры в своих клеточных стенках. Это морфологическое изменение позволяет стафилококкам легче прикрепляться к клеткам человека, образуя кровеносные сосуды, благодаря чему они могут сохраняться в кровотоке и становиться патогенами. Эти новые структуры клеточных стенок могут также способствовать распространению устойчивости к метициллину, перенося ее, например, от Staphylococcus epidermidis к его более опасному родственнику Staphylococcus aureus..
Исследование проводилось под руководством исследователей Кластера передового опыта «Контроль микробов для борьбы с инфекциями» (CMFI) Университета Тюбингена и Немецкого центра исследований инфекций (DZIF) в сотрудничестве с университетами в Копенгаген, Гамбург, Шанхай и Ганновер, а также Немецкий центр исследования легких (DZL) в Борстеле. Результаты публикуются в журнале Nature Microbiology.
Отделение по структуре
Значительная часть клеточных стенок стафилококков, как и других грамположительных бактерий, состоит из тейхоевых кислот. Подобные цепочкам эти полимеры покрывают поверхность бактерий. Их химическая структура варьируется в зависимости от вида. «Во время нашего исследования мы определили, что многие патогенные штаммы S. epidermidis имеют дополнительный кластер генов, который содержит информацию для синтеза тейхоевых кислот стенок, которые на самом деле типичны для S. aureus», - говорит исследователь доктор Синь Ду из Cluster of Excellence. СМФИ и ДЗИФ. Она добавляет, что эксперименты показали, что бактерии S. epidermidis, содержащие только видоспецифичные тейхоевые кислоты в своих стенках, не очень инвазивны, колонизируя поверхности кожи и слизистых оболочек. Синь Ду объясняет, что если тейхоевые кислоты стенок S. aureus также присутствуют, они не могут эффективно прикрепляться к этим поверхностям. Вместо этого они более успешно проникают в ткани человека-хозяина. «В какой-то момент несколько клонов S. epidermidis переняли соответствующие гены S. aureus и в результате стали опасными патогенами», - говорит профессор Андреас Пешель из Cluster of Excellence CMFI и DZIF.
Давно известно, что бактерии могут обмениваться генетическим материалом посредством переноса генов. Перенос осуществляют бактериофаги - вирусы, поражающие бактерии. В основном это происходит в пределах одного вида и требует сходных поверхностных структур, с которыми связываются бактериофаги. «Различные структуры клеточных стенок обычно предотвращают перенос генов между S. epidermidis и S. aureus. Но у штаммов S. epidermidis, которые также могут продуцировать тейхоевые кислоты стенок S. aureus, такой тип переноса генов внезапно становится возможным между разными видами», объясняет Пешель. Это объясняет, продолжает он, как S. epidermidis может передавать устойчивость к метициллину еще более опасным, а затем и резистентным к метициллину S.aureus, добавив, что необходимы дополнительные исследования. По словам Пешеля, новые результаты являются важным шагом на пути к разработке более эффективных методов лечения или вакцинации против опасных патогенов, таких как S. epidermidis ST 23, который известен уже пятнадцать лет и принадлежит к группе HA-MRSE (медицинский метициллин-ассоциированный вирус). резистентный S. epidermidis).