Бактерии, вызывающие большинство случаев пневмонии во всем мире, выделяют токсин, который помогает им переходить из одного тела в другое - с помощью иммунной защиты хозяина. К такому выводу пришли исследователи из Медицинского центра Лангоне при Нью-Йоркском университете. Они были опубликованы в Интернете 11 января в журнале Cell Host & Microbe..
Исследование объясняет «стратегии выживания», используемые бактериями Streptococcus pneumoniae, или пневмококками, которые ежегодно вызывают миллионы инфекций. Чаще всего поражая полость носа, придаточные пазухи и легкие, эти инфекции могут быть смертельными для пациентов со слабой иммунной системой, особенно детей раннего возраста и пожилых людей.
В текущем исследовании, проведенном на мышах, исследователи определили, что S. pneumoniae эволюционировала, выделяя токсин под названием пневмолизин, который вызывает сильную воспалительную иммунную реакцию в дыхательных путях. Это, в свою очередь, увеличивает секрецию носа, что позволяет клеткам, выстилающим слизистые оболочки, выводить S.pneumoniae из организма.
Исследователи утверждают, что эти бактерии эволюционировали, чтобы воспользоваться преимуществами изгнания, выбрасывая выделения из тела и направляя их к следующему хозяину. Исследователи обнаружили, что S. pneumoniae не может передаваться от одного детеныша мыши к другому, поскольку бактерии были генетически модифицированы таким образом, чтобы они не могли производить токсин.
«Факторы, которые способствуют передаче болезнетворных бактерий от хозяина к хозяину, не были тщательно исследованы в качестве средства профилактики», - говорит Джеффри Вайзер, доктор медицинских наук, заведующий кафедрой микробиологии в Нью-Йоркский университет Лангоне. «Наши результаты свидетельствуют об инструменте, используемом этими бактериями для распространения, что обещает помочь в разработке новых видов контрмер."
Борьба на авиалиниях
Бактерии, пытающиеся выжить на поверхности дыхательных путей человека, должны преодолеть две проблемы, с которыми не сталкиваются микроорганизмы, поражающие кишечник. Во-первых, здоровые хозяева не выбрасывают регулярно содержимое своих дыхательных путей, как из кишечника, что позволяет микробам перемещаться к следующему хозяину. Во-вторых, дыхательные пути не обеспечивают такое же регулярное питание для бактерий, как кишечник.
Выделяя пневмолизиновый токсин, S. pneumoniae «проявляет творческий подход» как в поиске питательных веществ, так и в выходе из своего нынешнего хозяина, говорят авторы исследования. Токсин вызывает сильную реакцию организма, говорят они, потому что он разрушительный, просверливает отверстия (поры) в клетках, чтобы добраться до питательных веществ внутри них. Таким образом, токсин дает бактериям пищу, которая удерживает их вне организма, а затем, вызывая секрецию, обеспечивает их выход из организма, который атакует их воспалительными иммунными реакциями. Это помогает им быстрее найти нового и более гостеприимного хозяина.
Формирование текущих результатов является прошлой работой, которая объясняет, как S. pneumoniae распространяется более эффективно, когда человек также болеет гриппом. Было обнаружено, что повышенная секреция, сопровождающая вирусную инфекцию гриппа, при моделировании на мышах помогает пневмококку преодолевать ограничения популяции, связанные с пребыванием в одном хозяине.
Авторы настоящего исследования модифицировали мышиную модель бактериальной передачи, недавно разработанную в другой лаборатории, чтобы впервые изучить передачу пневмококка при отсутствии гриппа.
Авторы показывают, что воспаление, вызванное только пневмококковой колонизацией, особенно в ответ на пневмолизин, способно вызывать выделение бактерий, необходимое для передачи между хозяевами.
Результаты исследования также ответили на давний вопрос в этой области о том, почему бактерии, которые зависят от своих отношений с хозяином, выделяют такой разрушительный токсин. Почему бы не жить в относительном «мире», позволяя хозяину кормить вас? Ответ, говорят исследователи, заключается в том, что польза для организма от более высокой скорости передачи компенсирует повреждающее воздействие токсина на хозяина.
«Результаты нашего исследования доказывают, что токсины, вырабатываемые бактериями, являются центральными посредниками передачи между хозяевами, что делает их привлекательными в качестве потенциального ингредиента вакцин, в которые их можно добавлять специально для блокирования передачи», - говорит Вайзер. «Есть прецеденты использования обезвреженных бактериальных токсинов или анатоксинов в качестве ингредиентов вакцин, как и в существующих вакцинах против дифтерии, столбняка и коклюша».