Что делает Francisella таким опасным патогеном?

Ученые исследуют механизмы высокой заразности Francisella tularensis. Эта бактерия — патоген, поражающий многих: она вызывает туляремию у людей, кроликов и грызунов.

Болезнь, также известную как "кроличья лихорадка", не передают друг другу люди. Заражение происходит при контакте с инфицированными животными, укусах клещей или слепней, а также через загрязненную воду или почву. Без лечения туляремия может быть смертельной, но обычно поддается антибиотикам.

"Francisella tularensis очень патогенна. Заболевание может развиться даже при попадании в легкие менее 10 бактерий. Мы не изучаем человеческий патоген в нашей лаборатории, а используем менее патогенный аналог — Francisella novicida", — пояснил доктор Ария Эшраги.

Низкая инфицирующая доза и тяжесть болезни привели к тому, что CDC классифицировал F. tularensis как агент биологического терроризма категории A и отслеживает случаи туляремии по всей стране.

Несмотря на годы исследований, механизмы, вызывающие столь тяжелое заболевание, остаются загадкой.

Эшраги, Петерсон и их коллеги пытаются раскрыть, как Francisella tularensis преодолевает защиту организма. Новые результаты, полученные в ходе совместной работы нескольких институтов, будут опубликованы 9 ноября в журнале Cell Host & Microbe.

Геном бактерии содержит кластер генов, называемый Островом Патогенности Francisella. Некоторые гены в этом регионе кодируют токсины. Здесь же заложены планы построения аппарата, доставляющего эти токсины в клетки животных для развития болезни.

Ученые полагали, что Остров Патогенности содержит все гены токсинов, но исследовательская группа обнаружила "внешних подрядчиков" — белки, усиливающие инфекцию, не учтенные в инструкциях острова.

Эти белки имеют черты сходства с токсинами других патогенов, например, бактерии, вызывающей болезнь легионеров. Исследователи нашли доказательства, что эти белки способствуют росту Francisella внутри макрофагов — белых кровяных клеток, которые обычно поглощают и переваривают патогены.

"Francisella novicida должна активно захватывать контроль над хозяином, чтобы избежать клеточной защиты", — отметили исследователи.

По словам авторов, до недавнего времени было трудно обнаружить новые токсины, связанные с вирулентностью туляремии. Прогресс стал возможен благодаря улучшенным технологиям и методам обнаружения, описания и каталогизации бактериальных белков.

Ряд экспериментальных процедур выполнили коллабораторы. К ним относятся более чувствительная масс-спектрометрия для детекции, идентификации и количественного определения белковых молекул, электронная микроскопия для визуализации компонентов наномашины, транспортирующей токсины, и конфокальная флуоресцентная микроскопия, позволяющая метить белки светящимися красителями.

"Мы обнаружили некоторые токсины Francisella, но еще предстоит определить, как они действуют на зараженные клетки. Эти знания станут большим шагом в понимании туляремии", — сказал старший автор работы доктор Джозеф Мугус.