Многие женщины уже испытали, насколько болезненной может быть инфекция мочевого пузыря: типичными симптомами являются жгучая боль во время мочеиспускания и постоянные позывы к мочеиспусканию. Основной причиной рецидивирующих инфекций мочевыводящих путей является бактерия, обнаруженная в нормальной флоре кишечника, Escherichia coli. Бактерии попадают в мочевыводящие пути, прикрепляются к поверхности и вызывают воспаление.Команды профессора Тимма Майера из Biozentrum и профессора Бита Эрнста из Pharmazentrum Базельского университета вместе с профессором Рудольфом Глоксхубером из Института молекулярной биологии и биофизики ETH Zurich открыли, как бактерии прикрепляются к мочевыводящие пути под действием потока мочи через белок FimH, а затем перемещаются вверх по уретре.
Кишечная бактерия прикрепляется к поверхности клеток с помощью белка FimH.У возбудителя есть длинные, похожие на волосы придатки с белком FimH на конце, образующие крошечный крючок.
Этот белок, который прикрепляется к сахарным структурам на клеточной поверхности, обладает особым свойством: он тем сильнее связывается с клеточной поверхностью мочевыводящих путей, чем больше он вытягивается. Поскольку во время мочеиспускания развиваются сильные растягивающие силы, FimH может защитить бактерии от вымывания.«Благодаря сочетанию нескольких биофизических и биохимических методов мы смогли выяснить поведение связывания FimH более подробно, чем когда-либо прежде», — говорит Глокшубер.
В своем исследовании ученые продемонстрировали, как механические силы контролируют прочность связывания FimH. «Белок FimH состоит из двух частей, из которых вторая часть, не связывающая сахар, регулирует, насколько плотно первая часть связывается с молекулой сахара», — объясняет Майер. «Когда сила потока мочи раздвигает два белковых домена, сайт связывания сахара закрывается. Однако, когда сила растяжения спадает, связывающий карман снова открывается.
Теперь бактерии могут отделяться и плыть вверх по уретре».Препараты против FimH для борьбы с инфекциями мочевыводящих путейИнфекции мочевыводящих путей — вторая по частоте причина назначения антибиотиков. Тем не менее, во времена роста устойчивости к антибиотикам все больше внимания уделяется поиску альтернативных форм лечения.
Для профилактики и лечения инфекций, вызванных кишечной палочкой, препараты, которые могут предотвратить первоначальное прикрепление бактерий FimH к мочевыводящим путям, могут оказаться подходящей альтернативой, поскольку это часто делает ненужным использование антибиотиков.Это открывает возможность сократить использование антибиотиков и, таким образом, предотвратить дальнейшее развитие резистентности.
Профессор Эрнст из Фармацентра Базельского университета много лет интенсивно работал над разработкой антагонистов FimH. Выяснение механизма FimH поддерживает эти усилия и внесет большой вклад в идентификацию подходящего лекарства.