Как клетки организма подслушивают бактерии

Бактериальная инфекция не всегда приводит к болезни. Многие микробы становятся опасными только в большом количестве. Исследователи из Института биологии инфекций им. Макса Планка в Берлине обнаружили, что в организме есть рецептор, который распознаёт не самих бактерий, а их коммуникацию. С его помощью организм регистрирует момент, когда бактерий становится так много, что они выделяют вызывающие болезнь вещества — факторы вирулентности.

Для оппортунистических патогенов из окружающей среды критический порог для инфекции особенно высок: только при очень большом количестве и/или выработке болезнетворных веществ они могут преодолеть защиту организма.

Один из таких микробов — Pseudomonas aeruginosa. С ним регулярно контактирует каждый, так как он обитает в водопроводных трубах, раковинах и подобных местах. Однако большое количество синегнойных палочек может вызвать серьёзные заболевания. Они производят болезнетворные вещества, которые помогают им закрепиться в организме хозяина и нанести ущерб. Этот микроб легко вызывает пневмонию, раневые инфекции или бактериемию и сепсис, особенно у пациентов в больницах. Эти заболевания крайне сложно лечить из-за высокой устойчивости бактерий к антибиотикам.

Как микробы решают, когда атаковать?

Бактерии общаются друг с другом с помощью небольших молекул — молекул кворум-сенсинга. Только достигнув достаточной плотности, синегнойные палочки начинают производить болезнетворные вещества и молекулы слизи, которые защищают их от антибиотиков и иммунной системы организма. Это логично для микробов: пока слизь и факторы вирулентности не нужны, их производство — лишь напрасный расход энергии. С другой стороны, затраты энергии оправданы во время реальной атаки, так как только тогда они могут успешно заразить хозяина и использовать его как «питательную среду».

Обнаружение бактериальной коммуникации

Стефан Кауфманн и его команда обнаружили, что клетки организма способны подслушивать общение бактерий с помощью рецептора, известного как арилуглеводородный рецептор. Этот рецептор обнаруживает молекулы кворум-сенсинга, позволяя клеткам организма понять, когда бактерии готовятся к атаке.

«Благодаря этому подслушиванию организм может активировать иммунную систему в нужный момент, чтобы отразить атаку этих микробов», — объясняет ведущий автор исследования Педро Моура-Алвеш.

Фактически, рецептор подслушивает бактерии ещё до того, как они достигли своего кворума: обнаружение ранних стадий молекул кворум-сенсинга ингибирует арилуглеводородный рецептор, блокируя преждевременную мобилизацию иммунной защиты.

«Это эффективно для хозяина, так как экономит энергию — небольшое количество бактерий можно оставить в покое, если они не причиняют вреда. Только при достижении критической массы мобилизуются необходимые для защиты ресурсы», — говорит Стефан Кауфманн.

Это также помогает предотвратить сопутствующий ущерб от реакции иммунной системы.

Таким образом, организм не только распознаёт наличие микробов, но и отслеживает рост их численности, чтобы реагировать на разные стадии инфекции.