Туберкулёз: Открытие ключевого этапа в эволюции бациллы к патогенности

Исчезновение гликолипида с оболочки бактериальной клетки в ходе эволюции могло значительно усилить вирулентность туберкулёзных палочек для человека. Учёные из CNRS, Института Пастера и Университета Тулузы III – Поль Сабатье показали, что это исчезновение изменило поверхностные свойства Mycobacterium tuberculosis, способствуя её агрегации в «жгуты» и повышая патогенность. Эти результаты, позволяющие лучше понять механизмы эволюции и возникновения туберкулёзных бацилл, являются важным шагом в изучении болезни. Они опубликованы в Nature Microbiology 27 января 2016 года.

Туберкулёз — хроническое бактериальное заболевание, вызываемое Mycobacterium tuberculosis. В 2014 году зарегистрировано 9,6 млн случаев и 1,5 млн смертей, что ставит болезнь на второе место среди причин смерти от одного инфекционного агента (ВОЗ, 2015). Для борьбы с ней необходимо лучше понять факторы и механизмы её возникновения и распространения.

Эволюционные этапы и связанные с ними генетические адаптации, позволившие туберкулёзной бацилле колонизировать человека, изучены плохо. Чтобы исследовать этот вопрос, учёные сосредоточились на другой бацилле — Mycobacterium canettii, которая вызывает редкие случаи туберкулёза и генетически близка к предку M. tuberculosis.

Команда обнаружила, что колонии этих бактерий сильно отличаются от колоний туберкулёзных бацилл:

• На твёрдых средах колонии M. tuberculosis были сухими, шероховатыми и морщинистыми, а M. canettii — гладкими и вязкими.
• В жидкой культуре первые сильно агрегировали и формировали «жгуты», а вторые были полностью диспергированы.

Изучая спонтанные мутанты M. canettii, образующие шероховатые колонии, учёные выяснили, что изменение внешнего вида вызвано рекомбинацией между двумя генами, участвующими в производстве гликолипида клеточной стенки. Анализ генетической организации этого региона у туберкулёзных бацилл показал, что аналогичная рекомбинация произошла у предка M. tuberculosis. Это привело к инактивации пути биосинтеза гликолипида и его исчезновению с поверхности бацилл.

Исследователи продемонстрировали, что у M. canettii это исчезновение изменяет поверхностные свойства и способствует агрегации в «жгуты», как у M. tuberculosis. Используя различные животные и клеточные модели инфекции, команда установила, что эта модификация бактериальной оболочки изменяет взаимодействие с клетками защиты хозяина и повышает вирулентность M. canettii.

Это открытие — важный этап в понимании происхождения и возникновения туберкулёзной бациллы. Учёные продолжат изучение M. canettii и M. tuberculosis, чтобы определить бактериальные факторы и индуцируемые ими иммунные ответы, которые способствовали успеху M. tuberculosis как основного патогена человека.