Споры грибов могут «захватывать» иммунные клетки для распространения инфекции

Ученые из Университета Ноттингема совершили прорыв в понимании того, как грибок Aspergillus terreus — возбудитель серьезных заболеваний у людей — может распространяться по организму, в отличие от схожих грибковых инфекций, остающихся в легких.

Исследование, опубликованное в журнале Cell Chemical Biology, показало, что инфекции A. terreus могут «путешествовать» на иммунных клетках, чтобы вызвать системное заражение.

Работа, проведенная в коллаборации с экспертами из Университета Фридриха Шиллера и Института Ганса Кнёля в Йене (Германия), была сосредоточена на изучении нового типа пигмента меланина, который, по-видимому, эволюционировал у A. terreus, но отсутствует у других схожих грибов.

«Теперь у нас есть представление о том, как экологическая адаптация формирует грибковые компоненты, которые могут вызывать негативные эффекты при инфекциях у человека», — заявил ведущий исследователь д-р Маттиас Брок.

Плесени, растущие на пище, сырых стенах или компостных кучах, производят миллионы спор, которые часто вдыхаются людьми и могут вызывать заболевания — от простой астмы до угрожающих жизни состояний, таких как инвазивный бронхолегочный аспергиллез.

Споры защищены от стрессовых факторов окружающей среды окрашенным пигментом меланином — тем же пигментом, который придает цвет коже, волосам и глазам человека и обеспечивает естественную защиту от УФ-излучения. Долгое время считалось, что все грибы имеют общий тип меланина, но новое исследование опровергает эту догму.

Споры плесени в окружающей среде часто атакуются почвенными хищниками, такими как амебы, которые используют микроорганизмы в качестве источника пищи. Меланин спор грибов обычно замедляет процесс пищеварения, позволяя спорам прорасти и убить хищника.

Однако споры A. terreus отличаются: они сопротивляются перевариванию и способны выживать в долгосрочной перспективе. Ученые связывают эту стратегию «сиди и жди» с другим типом пигмента меланина, который жизненно важен для этого процесса.

Некоторые грибы используют уже существующие в организме человека соединения для создания слоя меланина, защищающего их от иммунной системы хозяина. Этот тип меланина похож на тот, что содержится в организме человека.

В отличие от этого, споры плесени обладают кластером генов, сохранившихся в процессе эволюции, которые производят пигмент меланина, не используя ничего от хозяина. Этот пигмент защищает споры от повреждений свободными радикалами и УФ-светом и подавляет кислотное переваривание амебами или иммунными клетками.

Однако исследователи обнаружили, что A. terreus не использует ни один из этих процессов для производства меланина, хотя его споры сильно пигментированы. Они выявили, что два гена способствуют образованию пигмента, и смогли реконструировать синтез этого меланина in vitro.

Дальнейшее изучение показало, что пигмент частично защищает споры от хищников, но не позволяет им сбежать, будучи «съеденными» амебой. В отличие от других спор, предпочитающих нейтральный pH, A. terreus предпочитает кислую среду.

Поскольку макрофаги — белые кровяные клетки, которые поглощают клеточный мусор, инородные вещества, микробы и патогенные клетки для предотвращения инфекции — ведут себя и действуют аналогично почвенным амебам, способность грибковых спор выживать в кислой среде может позволить им использовать иммунные клетки в качестве транспортного средства по организму.