Биологи раскрыли механизм смертельного действия холерного токсина

Ученые из Калифорнийского университета в Сан-Диего обнаружили биохимический механизм, который делает холерный токсин настолько смертоносным, вызывая опасную для жизни диарею, при которой человек может потерять до половины жидкости организма за сутки.

Две группы исследователей, работавшие с плодовыми мушками, мышами и культурами клеток человеческого кишечника, изучили токсин, продуцируемый высокоинфекционной бактерией Vibrio cholerae. Они выяснили, что токсин оказывает разрушительное действие, снижая доставку белков к молекулярным соединениям, которые в норме действуют как липучка, удерживая вместе клетки кишечника в наружном слое кишечника.

Их выводы, опубликованные 11 сентября в журнале Cell Host & Microbe, могут помочь в разработке новых методов лечения этой смертельной болезни, угрожающей миллионам людей в бедных странах с плохой санитарией.

Механизм разрушения барьера

Исследователи обнаружили, что холерный токсин нарушает соединения, которые плотно связывают эпителиальные клетки кишечника в сплошной пласт, выполняющий роль барьера между организмом и содержимым кишечника. Ослабление этих клеточных контактов приводит к тому, что ионы натрия и вода могут просачиваться между клетками в просвет кишечника.

Два совместных механизма

Исследование основано на более ранних открытиях, показавших, что холерный токсин вызывает чрезмерную выработку молекулы-мессенджера циклического аденозинмонофосфата (цАМФ) в клетках кишечника. Высокий уровень цАМФ активирует белковый канал CFTR, позволяющий отрицательно заряженным ионам хлора выходить из клеток в просвет кишечника.

Новое открытие заключается в том, что холерный токсин действует двумя различными, но взаимодополняющими механизмами:

1. Увеличивает отток ионов хлора через канал CFTR.
2. Ослабляет клеточные соединения, позволяя быстрое выведение уравновешивающих ионов натрия и воды между клетками.

Перспективы для терапии

Ученые показали, что многие эффекты токсина можно обратить вспять с помощью генетических манипуляций, усиливающих доставку белков к этим межклеточным соединениям. Понимание этого нового механизма может иметь важное значение и для других заболеваний, связанных с нарушением барьера кишечника, таких как болезнь Крона, колит и целиакия.

Разработка лекарств, имитирующих эти генетические манипуляции, может помочь восстановить целостность поврежденного кишечного барьера и снизить симптомы не только при холере, но и при других хронических патологиях кишечника.