Основная причина острого гастроэнтерита, связанная с употреблением в пищу сырых морепродуктов, по-новому обезоруживает ключевую защитную систему хозяина: парализует клеточный скелет или цитоскелет.
Об этом открытии Юго-западного медицинского центра UT сообщили в PLoS Pathogens. Без работающего цитоскелета инфицированные клетки не могут производить защитные молекулы, называемые активными формами кислорода (АФК), которые обычно атакуют бактериальную ДНК.. Ким Орт. Доктор Орт является профессором молекулярной биологии и биохимии в Юго-Западном университете UT, а также исследователем в Медицинском институте Говарда Хьюза.
«Бактерии Vibrio parahaemolyticus используют игольчатый аппарат, называемый системой секреции типа III (T3SS), который вводит токсичные бактериальные белки, известные как эффекторы, в клетки, выстилающие кишечник, что приводит к тяжелому гастроэнтериту», - д-р де Соуза Сантос. сказал.
Обычно V. parahaemolyticus вызывает лишь несколько дней желудочно-кишечных расстройств в виде рвоты или диареи. Однако в редких случаях, особенно у людей с хроническими заболеваниями, такими как диабет или заболевания печени, которые нарушают иммунную систему, бактерии могут выходить из кишечника и попадать в кровоток, вызывая опасную для жизни системную инфекцию.
Из почти 80 известных штаммов Vibrio только около дюжины заражают людей. По оценкам Центров по контролю и профилактике заболеваний (CDC), вибрионы вызывают 80 000 заболеваний и 100 смертей в США. С. ежегодно. Из них примерно 45 000 человек заражены V. parahaemolyticus. Другой штамм Vibrio, V. vulnificus, может вызывать опасные для жизни инфекции у людей с открытыми ранами, подвергшихся воздействию теплой морской воды. Как и в случае с другими штаммами Vibrio, люди с ослабленным иммунитетом подвергаются наибольшему риску.
"Vibrio parahaemolyticus является причиной старой поговорки о том, что вы не должны есть устриц в месяцы без буквы "р" в них, то есть в летние месяцы", - сказал доктор Орт, обладатель графа А. Форсайта. Председатель биомедицинских наук и W. W. Карут-младший, научный сотрудник в области биомедицинских исследований. «С потеплением океанов риск начинается в начале года, и географический ареал бактерий расширяется». В информационном бюллетене CDC говорится, что 80 процентов случаев заражения вибриозом в США происходят в период с мая по октябрь.
Штат Аляска сообщил о своей первой вспышке V. parahaemolyticus в июле 2004 года. Другой штамм Vibrio вызвал отвращение у более чем 80 человек, контактировавших с зараженной морской водой во время сильной жары в Северной Европе в 2014 году. Первые штаммы Vibrio были идентифицированы в 18м веке.
До недавнего времени считалось, что бактерии Vibrio остаются вне клеток, нанося ущерб, стреляя в клетки эффекторами. Однако в 2012 году лаборатория Орта определила способ, с помощью которого V. parahaemolyticus обманом заставляет случайные клетки, выстилающие кишечник, поглощать бактерию и вводить ее внутрь клетки. Текущее исследование показывает, как белок T3SS VopL способствует инфицированию V. parahaemolyticus, помогая патогену занять нишу внутри клетки для репликации бактерий.
Для бактерий хорошая стратегия - заражать только случайные клетки, сказал доктор Орт. По ее словам, если бы патоген быстро заразил большую часть клеток-хозяев, как, как считается, происходит с вирусом Эбола, он мог бы убить своего хозяина так быстро, что это могло бы подорвать его собственное выживание..
В исследовании, опубликованном в прошлом месяце в журнале Science Signaling, лаборатория Орта сделала нечто беспрецедентное: она последовала примеру В.parahaemolyticus с течением времени - экспресс-замораживание образцов каждые 15 минут - для определения влияния патогена на передачу сигналов хозяина. Это исследование выявило 398 генов, экспрессия которых была изменена инфекцией Vibrio, говорит ведущий автор и научный сотрудник доктор Николь Де Ниско.
В текущем исследовании исследователи обнаружили, что один из многих эффекторов V. parahaemolyticus - VopL - парализует цитоскелет с помощью нового механизма. Клеточный механизм или комплекс, производящий АФК, находится на поверхности клетки, но молекулы, необходимые клеточной фабрике для сборки АФК, создаются внутри клетки. Она объяснила, что рабочий гибкий цитоскелет необходим для перемещения молекул на фабрику АФК.
Чтобы подтвердить свое наблюдение, исследователи создали два штамма V. parahaemolyticus, один из которых способен производить VopL, а другой нет. Используя конфокальную микроскопию, они обнаружили, что Vibrio, способный продуцировать VopL, инактивировал сборку ROS, собирая цитоскелет в нефункциональные филаменты. Напротив, мутантная бактерия, не способная продуцировать VopL, была уязвима для атаки АФК.
Это исследование идентифицирует фактор вирулентности, используемый V. parahaemolyticus для подавления образования АФК хозяина, а также раскрывает беспрецедентный механизм, используемый микробным патогеном для этого, сказал д-р Орт.
«Захватив цитоскелет, VopL не позволяет клетке запускать одно из своих основных видов оружия - активные формы кислорода», - сказал доктор Орт. «Мы надеемся, что наша работа приведет к лучшему пониманию защиты хозяина, что, в свою очередь, может привести к новым способам борьбы с патогенами».