Холерные бактерии образуют агрессивную биоплёнку для уничтожения иммунных клеток

Бактерии используют силу сообществ. Исследовательская группа из Базельского университета (Швейцария) обнаружила, что бактериальный патоген, вызывающий холеру, формирует на иммунных клетках новый тип бактериального сообщества — агрессивную биоплёнку, смертельную для клеток. Исследование, недавно опубликованное в журнале Cell, даёт новое представление о стратегиях заражения патогенов.

Многие бактерии используют защитную стратегию, формируя сообщества на поверхностях, известные как биоплёнки. Мы сталкиваемся с ними в повседневной жизни, например, в виде зубного налёта, скользкой плёнки на камнях в воде или как части нашей кишечной микрофлоры. Бактериальные биоплёнки обладают внутренней устойчивостью к антибиотикам и могут представлять серьёзную угрозу в клинических условиях, колонизируя имплантаты, катетеры или хирургические инструменты.

Ранее считалось, что бактерии образуют биоплёнки для собственной защиты. Команда под руководством профессора Кнута Дрешер из Биоцентра Базельского университета в своём исследовании в Cell показала, что бактерии формируют биоплёнки на поверхности иммунных клеток. Этот ранее неизвестный тип сообщества отличается от уже известных биоплёнок не только структурой, но и функцией: вместо защитной цели эта биоплёнка является агрессивным признаком.

Биоплёнка на иммунных клетках: сеть вместо типичной слизистой матрицы

Команда Дрешер обнаружила этот новый тип биоплёнки у патогена Vibrio cholerae, вызывающего холеру. Эта бактерия колонизирует различные иммунные клетки в организме человека.

Чтобы лучше понять формирование биоплёнки на иммунных клетках, исследователи сосредоточились на определённом типе фагоцитирующих клеток — макрофагах. «Бактерии, случайно встретившие макрофаг, прикрепляются к поверхности клетки с помощью своего рода "щупальца", — объясняет первый автор Луция Видакович. — Затем бактерии начинают делиться и переплетать свои щупальцевидные отростки».

Структура внеклеточного матрикса этого типа биоплёнки принципиально отличается от ранее известных, в которых бактерии обычно погружены в слизистую матрицу из сахаров и белков.

Биоплёнки на иммунных клетках — агрессивная, а не защитная стратегия

Со временем биоплёнки, производимые холерным патогеном, полностью обволакивают макрофаги, что приводит к гибели клеток. «Бактериальное сообщество активно атакует и убивает иммунные клетки. Однако мы изначально не понимали точный механизм», — говорит Видакович. — «Чтобы решить эту загадку, мы тщательно исследовали все 14 известных токсинов, производимых холерным патогеном, и в итоге смогли идентифицировать гемолизин как виновника».

Этот токсин образует поры в защитной мембране иммунных клеток, тем самым убивая их.

Холера — это опасное для жизни инфекционное заболевание, вызывающее сильную диарею. Поскольку люди являются единственным хозяином холерного патогена, учёные создали модель органоидов человеческого кишечника. Используя эту модель, они смогли продемонстрировать, что Vibrio cholerae способен образовывать смертельные биоплёнки на макрофагах после колонизации и нарушения барьера человеческого кишечника.

«Эта новая стратегия атаки, используемая бактериями, может существенно повлиять на течение холерной инфекции», — добавляет Кнут Дрешер. — «Следующим шагом мы планируем выяснить, образуют ли другие патогены такие же агрессивные биоплёнки. Расшифровка стратегий бактериальных патогенов имеет решающее значение для разработки новых подходов к борьбе с ними».