Бактерия, атакующая жертв ожогов, скоро останется безоружной
Бактерия Pseudomonas aeruginosa — одна из основных причин инфекций и сепсиса у людей с тяжелыми ожогами, поскольку бороться с ней сложно, если не невозможно. Исследователи из Женевского университета (UNIGE), Швейцария, смогли раскрыть динамику физиологии и метаболизма патогена во время его роста в экссудатах — биологических жидкостях, просачивающихся из ожоговых ран. Опубликованное в журнале Frontiers in Cellular and Infection Microbiology, это исследование позволяет шаг за шагом проследить стратегии, разработанные Pseudomonas aeruginosa для размножения, и, таким образом, направлять разработку инновационных методов лечения для борьбы с ними.
Pseudomonas aeruginosa недавно была классифицирована Всемирной организацией здравоохранения как один из приоритетных патогенов для разработки новых методов лечения. Эта опасная бактерия ответственна за различные типы потенциально летальных острых или хронических инфекций. Пациенты с тяжелыми ожогами составляют группу высокого риска, так как этот агент развивается в ранах и адаптируется к окружающей среде, чтобы размножаться и колонизировать хозяина, что может вызвать сепсис.
Патоген разоблачен
Анализ экспрессии около 6000 бактериальных генов, проведенный в сотрудничестве с исследователями из Университетской больницы Лозанны (CHUV) и Университетской больницы Берна, показал:
- Борьба за железо: Бактерия очень быстро сверхэкспрессирует все гены, кодирующие белки, которые позволяют захватывать железо хозяина, необходимое для ее роста и пролиферации. Речь идет как о сидерофорах (молекулах, связывающих растворимое железо), так и о гемофорах — настоящих «молекулярных пылесосах», извлекающих железо, связанное с эритроцитами. Одновременно бактерия производит различные системы для экспорта и импорта этих молекул до и после того, как они захватили железо.
- Источники питания: P. aeruginosa использует в основном лактат, липиды и коллаген хозяина в качестве источника питательных веществ. Чтобы получить доступ к этим соединениям, бактерия быстро производит и выделяет специфические ферменты, способные разрушать окружающую ткань.
- Ранняя агрессия: Вирулентные факторы производятся в экссудатах даже тогда, когда они содержат относительно небольшое количество P. aeruginosa, что говорит о быстром превращении патогена в агрессивный в ожоговых ранах. Также наблюдалось, что бактерия генерирует насосы для выведения молекул, что может позволить ей сопротивляться некоторым антибиотикам.
Внедрение «троянского коня» в колонию
Эти результаты, раскрывающие динамику физиологии и метаболизма P. aeruginosa в контексте ожогов, предоставляют решающие элементы для разработки новых терапевтических подходов:
- Стратегия «троянского коня»: Поскольку доступность железа является ограничивающим фактором для роста бактерий, следует рассмотреть стратегию, находящуюся в разработке. Она заключается в связывании определенных антибиотиков с сидерофорами, чтобы бактерия импортировала их в больших количествах вместе с растворимым железом.
- Ингибиторы вирулентности: Молекулы, ингибирующие специфические факторы вирулентности, также могут вводиться на ранней стадии.
Для этого исследования микробиологи использовали альтернативный метод экспериментов на животных. Анализ экссудатов, их использование и синтез искусственной среды, имитирующей эту конкретную среду, принесли Карлу Перрону «Премию UNIGE 3R 2017». Правило 3R (reduce, replace, refine) установилось на международном уровне как основа этического подхода к экспериментам на животных и активно продвигается UNIGE. Оно направлено на сокращение числа используемых животных, совершенствование экспериментальных условий для улучшения благополучия животных и замену моделей животных другими экспериментальными методами, когда это возможно.