Исследование раскрывает, как вызывающая рак бактерия запускает гибель клеток

Исследователи выяснили, как бактерия Helicobacter pylori, связанная с развитием рака, атакует энергетическую инфраструктуру клетки, запуская цепь событий, ведущих к её самоуничтожению.

H. pylori — единственные бактерии, способные выживать в желудке человека. Инфекция, вызванная H. pylori, связана с повышенным риском рака желудка, второй по значимости причины смертей от рака в мире.

"Более половины населения мира в настоящее время инфицировано H. pylori, — сказал профессор микробиологии Стивен Бланк. — И мы давно знаем, что организм-хозяин не реагирует должным образом, чтобы очистить желудок от инфекции, что позволяет бактерии сохраняться в качестве фактора риска развития рака".

Новое исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, впервые показывает, как бактериальный токсин может нарушить работу митохондрий клетки — её системы генерации и распределения энергии — чтобы вывести клетку из строя и стимулировать апоптоз (программируемую клеточную смерть).

"Одной из характерных черт длительной инфекции H. pylori является увеличение количества апоптотических клеток, — сказал Бланк. — Это может способствовать развитию рака несколькими способами". Апоптоз может повреждать эпителиальные клетки, выстилающие желудок, а хроническое повреждение любой ткани является фактором риска развития рака. Увеличение апоптотических клеток также может стимулировать гиперпролиферацию стволовых клеток в попытке восстановить повреждённую ткань, повышая вероятность мутаций, ведущих к раку.

Предыдущие исследования показали, что токсичный белок VacA, продуцируемый H. pylori, индуцирует гибель клеток-хозяев, но механизм оставался неизвестным.

Белок VacA, как было известно, нацелен на митохондрии — органеллы, производящие химическую энергию там, где это необходимо в клетке. В здоровых клетках митохондрии сливаются, образуя разветвлённые энергогенерирующие сети в ответ на потребности клетки. Митохондрии важны для многих других клеточных процессов, но самое важное для исследователей — они регулируют гибель клетки.

Изучая реакцию клетки на инфекцию, исследователи заметили, что H. pylori индуцирует деление митохондрий (фиссию). Вместо того чтобы сливаться и формировать сети, митохондрии распадались на более мелкие, не связанные между собой органеллы.

"Слияние и деление — это два динамичных и противоположных процесса, баланс которых необходим для регуляции структуры и функции митохондрий", — пояснил Бланк. Однако инфекция H. pylori — или даже только очищенный токсин VacA — сдвигала баланс в сторону деления.

Исследователи обнаружили, что VacA рекрутирует к митохондриям белок клетки-хозяина Drp1. Этот белок играет центральную роль в делении митохондрий. Дальнейшие эксперименты показали, что опосредованное Drp1 деление митохондриальных сетей связано с активацией фактора, индуцирующего гибель клетки, — Bax.

"Связь между действием VacA на митохондрии и Bax-зависимой гибелью клеток ранее была неизвестна", — отметил Бланк.

Это исследование впервые напрямую связывает нарушение динамики митохондрий, вызванное бактериальным токсином, с гибелью клеток-хозяев. Оно также открывает новое направление для изучения других заболеваний, связанных с нарушением функции митохондрий.

"Сотни человеческих болезней и расстройств связаны с дисфункцией митохондрий, от рака до дегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера и Паркинсона, — сказал Бланк. — Однако пока никто систематически не исследовал потенциальную связь между бактериальными инфекциями и митохондриальными заболеваниями, несмотря на то, что известно о нескольких десятках патогенных бактерий и вирусов, которые непосредственно нацелены на митохондрии".

Бланк и его коллеги начинают исследовать эту связь. "Для нас обнаружение того, что патоген может нарушать работу митохондрий способом, поразительно похожим на то, что наблюдается при известных митохондриальных заболеваниях, потенциально очень интересно", — заключил учёный.