Но в одном интересном повороте исследователи из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе показали, что бактерии Escherichia coli (E. coli), лежащие в основе трудноизлечимых инфекций мочевыводящих путей (ИМП), захватывают следы. количества меди в организме и использовать ее в качестве питательного вещества для роста. Открытие предполагает, что блокирование этой системы может привести к голоданию инфекций кишечной палочки, открывая дверь для лечения ИМП с помощью лекарств, которые действуют иначе, чем традиционные антибиотики.Исследование опубликовано 24 июля в журнале Nature Chemical Biology.
Медь — важный минерал, который содержится в моллюсках, цельнозерновых продуктах, орехах, бобах и других продуктах. Он может убивать патогены в высоких концентрациях.
Но было неясно, как E. coli обрабатывает ионы меди, присутствующие в моче, чрезвычайно сложной среде, содержащей много следов металлов и других соединений.В прошлой работе по изучению штаммов E. coli, которые, как известно, вызывают трудноизлечимые ИМП, исследователи показали, что молекула под названием иерсиниабактин, секретируемая бактериями, связывает медь, предотвращая ее накопление до антибактериального уровня.
Но что он делает с этой связанной медью, неизвестно.«Иерсиниабактин чаще встречается у инвазивных бактерий, включая кишечную палочку, которые вызывают более проблемные рецидивирующие и устойчивые к антибиотикам инфекции мочевыводящих путей», — сказал старший автор Джеффри П. Хендерсон, доктор медицинских наук, доцент медицины. «Одна из причин, по которой мы лечим ИМП, заключается в том, что мы опасаемся, что бактерии вторгнутся в другие области и превратятся из неприятностей в гораздо более серьезную инфекцию.
Поскольку иерсиниабактин, по-видимому, связан с более опасными бактериями, мы хотели понять, что он делает и почему это там ".Хотя известно, что бактерии приносят в клетку железо — еще один важный минерал, исследователи отметили, что у кишечной палочки долгое время считалось, что у кишечной палочки нет способа импортировать медь.
Действительно, ученые предположили, что иерсиниабактин импортирует только железо.В новом исследовании исследователи показали, что иерсиниабактин импортирует ионы меди в клетку, где эти заряженные частицы помогают запускать многие биохимические реакции, необходимые бактериям для роста и размножения. Ученые также показали, что после освобождения от своего минерального груза иерсиниабактин возвращается за пределы клетки, чтобы удалить больше меди.
Исследователи назвали эту стратегию «пищевой пассивацией». В металлургии пассивация относится к обработке или нанесению покрытия на металл, чтобы сделать его менее химически активным.Исследователи также показали, что иерсиниабактин может связываться с множеством металлов, помимо меди и железа, включая никель, кобальт и хром.
«Традиционное представление о том, что иерсиниабактин является импортером железа, является слишком упрощенным взглядом на эту молекулу», — сказал Хендерсон, который лечит пациентов с ИМП. Бактерии, выделяющие иерсиниабактин, могут связываться со всеми видами металлов.
В месте заражения эта молекула, кажется, цепляется за металлы вокруг себя, не позволяя этим металлам достигать токсичных уровней, но также вносит контролируемые количества ионов металлов в пищу. целей ".Хендерсон и его коллеги отметили, что штаммы E. coli, не способные переносить связанный с медью иерсиниабактин в клетку, были менее агрессивными, чем штаммы, которые могли импортировать медь этим путем. Исследователи заявили, что будущая работа по разработке антибактериальных препаратов может помочь найти способы блокировать иерсиниабактин, по существу лишая клетки необходимых питательных веществ.По мнению исследователей, эта стратегия может быть актуальна не только для кишечной палочки, вызывающей рецидивы ИМП.
Хендерсон отметил, что молекула иерсиниабактина присутствует в бактериях, вызывающих чуму, и в бактериях, которые обычно вызывают пневмонию.