Исследование показывает, как клюквенный сок борется с бактериями на молекулярном уровне

Исследователи из Вустерского политехнического института (WPI) измерили молекулярные силы, которые позволяют клюквенному соку бороться с инфекциями мочевыводящих путей.

Данные представлены в статье "Прямые измерения силы адгезии между E. coli и клетками уротелия человека в клюквенном коктейле", опубликованной онлайн в журнале Molecular Nutrition & Food Research. Исследование раскрывает механику инфекций, вызываемых E. coli, что важно для разработки новых антибиотиков и устойчивых к инфекциям материалов для медицинских устройств.

Команда под руководством Терри Камезано, профессора химической инженерии в WPI, изучала вирулентный штамм E. coli — основную причину большинства инфекций мочевыводящих путей. Этот штамм имеет ворсинки (фимбрии), которые цепляются за клетки, выстилающие мочевыводящие пути, вызывая инфекцию. Предыдущие работы показали, что клюквенный сок заставляет фимбрии E. coli скручиваться, снижая их способность прикрепляться. Новое исследование впервые количественно измерило механические силы, участвующие в прикреплении вирулентной E. coli к клеткам человека, и показало, как эта сила уменьшается в присутствии клюквенного коктейля.

Метод измерения

Для измерений на молекулярном уровне исследователи прикрепили одну клетку E. coli к зонду атомно-силового микроскопа (AFM). Зонд погружали в раствор с клетками уротелия человека. Фиксировали силу, необходимую для отрыва бактерии от клеток. Эксперимент повторяли с растворами, содержащими различные концентрации коммерческого клюквенного коктейля.

Результаты

• Сила прикрепления вирулентной E. coli ослабевала с увеличением концентрации клюквенного сока.
• Штамм E. coli без фимбрий плохо связывался с клетками человека независимо от концентрации сока, подтверждая ключевую роль фимбрий в инфекции.
• Без клюквенного сока связь E. coli с клетками была настолько сильной, что её не мог разорвать ток мочи. С увеличением концентрации сока связь ослабевала до уровня, позволяющего смыть бактерию потоком мочи.

Понимание конкретных механизмов и сил адгезии поможет в поиске мишеней для новых антибиотиков и в создании поверхностей медицинских устройств (например, катетеров), устойчивых к бактериальному прикреплению.