Сальмонелла обходит защиту: патоген использует железо в иммунных клетках

Организм защищается от патогенов, лишая их жизненно важного железа. Однако эта стратегия не всегда работает против сальмонеллы. Исследователи из Базельского университета обнаружили, что эти бактерии целенаправленно занимают богатые железом участки внутри иммунных клеток для размножения. Их выводы о том, как патогены обходят иммунную защиту, важны для борьбы с инфекциями.

Команда профессора Дирка Буманна из Biozentrum Базельского университета в исследовании на мышах, опубликованном в Cell Host & Microbe, показала, что некоторые бактерии скрываются именно в тех немногих иммунных клетках, где уровень железа особенно высок. Защищенные от иммунной системы, патогены реплицируются в этих богатых железом нишах.

Лишение железа как стратегия защиты

Исследователи изучали сальмонеллу — бактерию, вызывающую брюшной тиф. Чтобы избежать иммунного ответа, этот патоген проникает и обитает в специфических иммунных клетках — макрофагах. Макрофаги защищаются от захватчиков, выкачивая железо из укрытия бактерий с помощью транспортного белка NRAMP1. Однако сальмонелла нашла способ обойти эту стратегию.

«Нас удивило, что лишение железа почти не влияет на общую популяцию сальмонеллы. Сначала мы не могли объяснить этот феномен, — говорит Буманн. — Но наш анализ на уровне одной клетки показал, что значительная часть бактерий целенаправленно поражает богатые железом макрофаги».

Бактерии используют богатые железом ниши

Сальмонелла часто инфицирует макрофаги в селезенке, которые разрушают старые или поврежденные эритроциты. Поскольку эритроциты содержат большое количество железа, места их деградации особенно богаты этим элементом — и бактерии используют этот ресурс.

«В макрофагах селезенки мы обнаружили две популяции сальмонеллы, — объясняет Буманн. — Одна группа находится в бедных железом областях и с трудом выживает. Другая часть обитает в везикулах, богатых остатками эритроцитов».

Даже в этих везикулах транспортер NRAMP1 удаляет железо для рециклинга. Однако концентрация остается крайне высокой. «Даже если откачивается более 99% железа, оставшегося небольшого количества все еще достаточно, чтобы бактерии продолжали расти», — добавляет Буманн. Именно эта богатая железом подгруппа сальмонеллы в основном и движет инфекцией.

Динамика «хозяин–патоген»

Гетерогенные популяции имеют решающее значение для выживания и распространения сальмонеллы в организме хозяина. Это исследование подчеркивает стратегии адаптации патогенов для обхода даже сложных механизмов иммунной защиты.

«Наша работа также подчеркивает важность изучения инфекций на уровне одной клетки, — говорит Буманн. — Только понимая стратегии выживания патогенов, мы можем найти эффективные способы борьбы с инфекциями».