Известно, что прививки защищают от патогенов, таких как бактерии или вирусы. Они заставляют организм вырабатывать защитные антитела (IgA) и успешно используются против некоторых кишечных инфекций.
Однако ранее было неясно, как именно кишечные антитела, известные как секреторный IgA, защищают от инфекций. Группа исследователей во главе со старшим ассистентом ETH Эммой Слэк на примере диареи, вызванной сальмонеллой, показала, что секреторный IgA работает совершенно иначе, чем мы предполагали ранее.
В исследовании, недавно опубликованном в журнале Nature, ученые показали, что индуцированный вакциной IgA эффективно «связывает» патогены в кишечнике: IgA связывает дочерние клетки бактерий друг с другом во время клеточного деления. Хотя закованные в цепи бактерии могут продолжать размножаться, все их потомство остается запертым в этих скоплениях. Это скопление генетически однородных бактерий предотвращает атаку кишечной ткани, ускоряет выведение возбудителя и препятствует генетическому обмену между бактериями, заключенными в разные скопления.
Агглютинация только в пробирке
То, что антитела и бактерии слипаются, процесс, известный как агглютинация, известен давно. Однако это происходит только тогда, когда антитела и бактерии присутствуют в высокой плотности и поэтому часто вступают в контакт друг с другом. «В пробирке это происходит по учебнику. Там достаточно высокие концентрации антител и бактерий, поэтому они часто сталкиваются», - говорит доктор Слэк.
В кишечнике, однако, такая высокая плотность патогенов является исключением: «это значительно снижает вероятность столкновения бактерий, покрытых IgA», - объясняет доктор Слэк. Несмотря на это, исследования уже давно показали, что такие комки действительно образуются в кишечнике, а это означает, что должно быть другое объяснение комков.
Контроль роста бактерий слипание
Доктор. Слэк и ее группа впервые продемонстрировали, что комки образуются даже при низкой плотности патогенов и что это не зависит от концентрации бактерий. Движущей силой образования скоплений является скорость роста патогенов. Антитела IgA настолько сильно прикрепляются к бактериям, что не высвобождают их даже при делении патогенов. Таким образом, обе дочерние клетки остаются слипшимися. Таким образом, антитела IgA связывают все потомство одной быстро делящейся бактерии.
Комки препятствуют заболеванию
Умная вещь в образовании скоплений заключается в том, что антитела не убивают бактерии, что в худшем случае может привести к резкому иммунному ответу. Они просто предотвращают взаимодействие микробов с хозяином, между собой или между собой. с близкими родственниками», - говорит Вольф-Дитрих Хардт, профессор микробиологии Швейцарской высшей технической школы Цюриха, сыгравший ключевую роль в исследовании.
Борьба с кишечными инфекциями с помощью вакцинации имеет ряд преимуществ: скопления антитело-бактерии не могут приблизиться к стенке кишечника, что препятствует воспалению слизистой оболочки кишечника. Кишечник также быстро избавляется от комков, и уже через несколько дней они очищаются с фекалиями. «Система эффективна. Легче избавиться от всего скопления, чем захватить и уничтожить множество отдельных бактериальных клеток», - говорит доктор Слэк.
Нет обмена генами устойчивости
Кишечная вакцинация может помочь преодолеть кризис устойчивости к антибиотикам. Вакцинация снижает заболеваемость болезнями, потенциально требующими применения антибиотиков, что автоматически снижает развитие и распространение резистентности к антибиотикам.
Обусловленное IgA образование скоплений также напрямую предотвращает генетический обмен между отдельными захваченными бактериальными популяциями. Бактерии часто обмениваются генами в форме плазмид (молекул ДНК в форме кольца), которые часто несут опасные гены устойчивости к антибиотикам. Однако для обмена плазмидами бактериальные клетки должны соприкасаться, чего они не могут сделать, если застревают в отдельных скоплениях.
Вакцинация скота
Исследователи использовали оральные вакцины, изготовленные из убитых бактерий сальмонеллы и кишечной палочки. Они предположили, что эту стратегию можно использовать и против возбудителей других кишечных заболеваний, таких как шигеллы или листерии.
Наибольшая область применения вакцинации против сальмонеллы может быть у сельскохозяйственных животных, таких как свиньи, которые часто служат резервуаром для устойчивых к антибиотикам патогенов. Люди могут заразиться при контакте с этими животными и их сырым мясом. Вакцинация для людей также может быть осуществима, что принесет пользу людям, работающим в районах стихийных бедствий или эпидемий, или тем, кто путешествует в регионы, где распространены кишечные инфекции.