Бактерии используют сложный механизм, чтобы избежать иммунной системы хозяина

Исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе обнаружили сигнальный механизм, который позволяет таким бактериям, как Salmonella, избегать уничтожения иммунной системой хозяина.

Внутриклеточные бактерии, такие как Salmonella, могут инфицировать макрофаги — тип иммунных клеток. Salmonella вызывает гибель макрофага-хозяина, а затем обманом заставляет другие иммунные клетки безопасно доставить их в новый макрофаг, вместо того чтобы уничтожить.

«Salmonella переигрывает защитные системы хозяина, используя одно из наших лучших оружий и обращая его против нас. Это довольно гениально», — сказал Андреас Боймлер, старший автор исследования.

Исследование, проведенное на культурах тканей мыши, было опубликовано в журнале Cell Host & Microbe.

Патогены, скрывающиеся в иммунных клетках

Система комплемента, часть нашей иммунной системы, отвечает за очистку от патогенов, включая бактерии. Она либо напрямую убивает патоген, либо помечает его для уничтожения другими иммунными клетками.

Нейтрофилы — это иммунные клетки, которые система комплемента привлекает для борьбы с бактериями. «Их работа — убивать бактерии. Если вы поцарапаете кожу, вы выживаете, потому что нейтрофилы позаботятся о случайных бактериях, которые попадут внутрь», — пояснил Боймлер.

Макрофаги — еще один тип иммунных клеток, которые очищают мертвые и умирающие клетки. Они активно поглощают бактерии и другой клеточный мусор, но не так эффективны в уничтожении бактерий, как нейтрофилы.

Бактерии, такие как Salmonella, выживают внутри макрофагов в мембраносвязанной вакуоли (компартменте). Нахождение внутри макрофага позволяет им избегать обнаружения другими иммунными клетками, такими как бактерицидные нейтрофилы.

Но макрофаги живут всего около 30 дней, поэтому внутриклеточным бактериям, таким как Salmonella, периодически необходимо находить новую клетку-хозяина. И делать это, не будучи обнаруженными и уничтоженными иммунной системой.

Исследователи обнаружили, что бактерии Salmonella, инфицировавшие макрофаг, используют особое оружие — факторы вирулентности — чтобы создавать отверстия в мембранах как вакуоли, так и макрофага. Это вызывает гибель макрофага и открывает каналы наружу.

Эти отверстия позволяют бактериям активировать систему комплемента и генерировать сигнал «найди меня», чтобы привлечь нейтрофилы к бактериям, захваченным в умирающих макрофагах.

Когда нейтрофил прибывает, чтобы очистить мертвый макрофаг с Salmonella внутри, он поглощает и мертвый макрофаг, и бактерии в процессе, называемом эффероцитозом.

Мертвый макрофаг затем защищает Salmonella от антимикробных свойств нейтрофила, позволяя бактериям выжить.

Таким образом, Salmonella захватывает ключевые аспекты иммунной системы хозяина, а именно систему комплемента и нейтрофилы, чтобы сохраняться внутри инфицированного организма.

«Когда патоген активирует систему комплемента хозяина, вызывая перфорацию внутри макрофага с помощью факторов вирулентности — что генерирует сигнал для эффероцитоза — система перестает работать. Нейтрофилы становятся безопасным местом для Salmonella», — сказал Хиротака Хиёси, ведущий автор исследования.

Понимание механизма может помочь в будущих методах лечения

Salmonella — лишь один из типов внутриклеточных бактерий, способных вызывать заболевания у людей. Другие патогены, живущие внутри клеток, включают Brucella abortus, Listeria monocytogenes, Chlamydia trachomatis, Coxiella burnetii и Mycobacterium tuberculosis.

Исследователи также продемонстрировали, что Brucella использует тот же механизм, что и Salmonella, для уклонения от иммунной системы хозяина. Это позволяет предположить, что данная стратегия вирулентности может быть общей для других бактериальных патогенов, способных жить внутри клеток хозяина.

Хотя некоторые из этих бактериальных инфекций могут проходить самостоятельно, они часто требуют лечения антибиотиками. В ближайшие десятилетия ожидается значительный рост устойчивости к антибиотикам, что означает, что они могут перестать быть эффективными против внутриклеточных патогенов.

«Множественная лекарственная устойчивость растет, и к 2050 году ожидается, что устойчивые к множеству препаратов бактерии станут основной причиной смерти. Вот почему нам необходимо понимать эти заболевания, чтобы найти уязвимость в их стратегиях. Как только вы поймете механизм, вы сможете разработать новую целевую терапию», — сказал Боймлер.