В исследовании объясняются «стратегии» выживания, используемые бактериями Streptococcus pneumoniae, или пневмококком, которые ежегодно вызывают миллионы инфекций. Чаще всего поражая носовую полость, носовые пазухи и легкие, эти инфекции могут быть смертельными для пациентов со слабой иммунной системой, особенно для маленьких детей и пожилых людей.В текущем исследовании, проведенном на мышах, исследователи определили, что S. pneumoniae эволюционировала, чтобы выделять токсин под названием пневмолизин, который вызывает сильную воспалительную иммунную реакцию в дыхательных путях. Это, в свою очередь, увеличивает выделение из носа, что позволяет клеткам, выстилающим слизистые оболочки, изгонять S.pneumoniae из организма.
Исследователи утверждают, что эти бактерии эволюционировали, чтобы воспользоваться преимуществом изгнания, перемещая выделения из организма и передавая их следующему хозяину. Исследователи обнаружили, что S. pneumoniae не может передаваться от одного детеныша мыши к другому, когда бактерии были генетически модифицированы так, чтобы не вырабатывать токсин.«Факторы, которые способствуют передаче болезнетворных бактерий от хозяина к хозяину, не были тщательно исследованы в полевых условиях в качестве профилактических средств», — говорит Джеффри Вейзер, доктор медицины, заведующий кафедрой микробиологии в Нью-Йоркском университете в Лангоне. «Наши результаты свидетельствуют об инструменте, используемом этими бактериями для распространения, что обещает направить разработку новых видов контрмер».
Борьба на авиалинияхБактерии, пытающиеся выжить на поверхности дыхательных путей человека, должны преодолеть две проблемы, с которыми не сталкиваются организмы, заражающие кишечник. Во-первых, здоровые хозяева не изгоняют регулярно содержимое дыхательных путей, как это происходит из кишечника, что позволяет микробам перемещаться к следующему хозяину. Во-вторых, дыхательные пути не обеспечивают бактериям такой же регулярной пищи, как кишечник.
По словам авторов исследования, выделяя токсин пневмолизина, S. pneumoniae «изобретает» как в поиске питательных веществ, так и в выходе из своего нынешнего хозяина. Они говорят, что токсин вызывает сильную реакцию организма, потому что он разрушает, сверля отверстия (поры) в клетках, чтобы добраться до питательных веществ внутри них.
Таким образом, токсин получает пищу для бактерий, которая удерживает их за пределами тела, а затем, вызывая секрецию, обеспечивает их выход из организма, который атакует их воспалительными иммунными реакциями. Это помогает им быстрее найти нового и более гостеприимного хозяина.
Обсуждение текущих результатов — это предыдущая работа, которая объясняет, как S. pneumoniae распространяется более эффективно, когда человек также болеет гриппом. Было обнаружено, что повышенная секреция, сопровождающая вирусную инфекцию гриппа, при моделировании на мышах, помогает пневмококку преодолевать ограничения популяции, возникающие при сохранении у одного хозяина.
Авторы настоящего исследования модифицировали мышиную модель бактериальной передачи, недавно разработанную другой лабораторией, чтобы впервые изучить пневмококковую передачу при отсутствии гриппа.Авторы показывают, что воспаление, вызванное одной только пневмококковой колонизацией, особенно в ответ на пневмолизин, способно вызывать выделение бактерий, необходимое для передачи между хозяевами.
Результаты исследования также ответили на давний вопрос в этой области о том, почему бактерии, которые зависят от их взаимоотношений с хозяином, выделяют такой разрушительный токсин. Почему бы не жить в течение долгого времени в относительном «покое», позволяя хозяину кормить вас?
Ответ, говорят исследователи, заключается в том, что выгода для организма от более высокой скорости передачи компенсирует разрушительное воздействие токсина на хозяина.«Результаты нашего исследования доказывают, что токсины, вырабатываемые бактериями, являются центральными медиаторами передачи между хозяевами, что делает их привлекательными в качестве потенциального ингредиента вакцин, к которым они могут быть добавлены специально для блокирования передачи», — говорит Вейзер. «Существуют прецеденты использования обезвреженных бактериальных токсинов или анатоксинов в качестве ингредиентов вакцин, как и в случае с существующими вакцинами против дифтерии, столбняка и коклюша».