Как вакцины "сковывают" возбудителей диареи
Исследователи выяснили, как вакцинация может бороться с бактериальными кишечными инфекциями: индуцированные вакциной антитела в кишечнике "сковывают" патогены по мере их роста, что предотвращает болезнь и, что удивительно, также препятствует распространению антибиотикорезистентности.
Точный механизм защиты кишечных антител — секреторного IgA — от инфекций был ранее неясен. Группа исследователей под руководством старшего ассистента ETH Эммы Слэк на примере сальмонеллёзной диареи показала, что секреторный IgA работает иначе, чем предполагалось.
В исследовании, опубликованном в журнале Nature, учёные показали, что вакцин-индуцированный IgA эффективно "сковывает" патогены в кишечнике: IgA связывает дочерние клетки бактерий друг с другом во время деления. Хотя "скованные" бактерии могут продолжать размножаться, всё их потомство остаётся в этих скоплениях. Это предотвращает атаку на ткань кишечника, ускоряет выведение патогена и препятствует генетическому обмену между бактериями из разных скоплений.
Рост бактерий контролирует скопление
Доктор Слэк и её группа впервые продемонстрировали, что скопления образуются даже при низкой плотности патогенов, и это не зависит от концентрации бактерий. Движущей силой образования скоплений является скорость роста патогенов. Антитела IgA настолько прочно прикрепляются к бактериям, что не отпускают их даже при делении. Таким образом, антитела IgA "сковывают" всё потомство одной быстро делящейся бактерии.
Скопления препятствуют болезни
"Хитрость образования скоплений в том, что антитела не убивают бактерии, что в худшем случае могло бы привести к бурному иммунному ответу. Они просто предотвращают взаимодействие микробов с хозяином, между собой или с близкими родственниками", — говорит профессор микробиологии ETH Zurich Вольф-Дитрих Хардт.
Борьба с кишечными инфекциями с помощью вакцинации имеет несколько преимуществ:
- Скопления "антитело-бактерия" не могут приблизиться к кишечной стенке, что предотвращает воспаление слизистой.
- Кишечник быстро избавляется от скоплений — через несколько дней они выводятся с фекалиями.
- Система эффективна: проще избавиться от целого скопления, чем захватить и устранить множество отдельных бактериальных клеток.
Нет обмена генами устойчивости
Кишечная вакцинация может помочь преодолеть кризис антибиотикорезистентности:
- Вакцинация снижает заболеваемость, потенциально требующую применения антибиотиков, что автоматически уменьшает развитие и распространение резистентности.
- Образование скоплений, управляемое IgA, напрямую предотвращает генетический обмен между отдельными захваченными популяциями бактерий. Для обмена плазмидами (кольцевыми молекулами ДНК), часто несущими гены устойчивости к антибиотикам, бактериальным клеткам необходимо соприкоснуться, чего они не могут сделать, будучи запертыми в отдельных скоплениях.
Вакцинация сельскохозяйственных животных
Исследователи использовали оральные вакцины из убитых бактерий сальмонеллы и E. coli. Они предполагают, что эту стратегию можно применять и против других возбудителей кишечных заболеваний, таких как Shigella или Listeria.
Наибольшая область применения вакцинации против сальмонеллы — сельскохозяйственные животные (например, свиньи), которые часто служат резервуаром для устойчивых к антибиотикам патогенов. Человек может заразиться при контакте с этими животными или их сырым мясом.
Вакцинация для людей также возможна и принесла бы пользу работающим в зонах бедствий или эпидемий, а также путешествующим в регионах, где распространены кишечные инфекции.