Исследователи нацелились на молекулу, которую выделяют сальмонелла и другие бактерии, для удаления железа, которое необходимо для многих клеточных функций. Иммунизация против этой молекулы привела к выработке антител, которые уменьшили рост сальмонелл, и к гораздо более низкому уровню бактерий.Этот подход может предложить альтернативу антибиотикам, которые могут вызывать побочные эффекты, поскольку они также убивают полезные бактерии. Использование слишком большого количества антибиотиков также может привести к лекарственной устойчивости.
«Кишечные инфекции трудно лечить, потому что антибиотики также разрушают полезные микробы в организме, которые могут обеспечить защиту от этих патогенов», — сказала Мануэла Раффателлу, доцент микробиологии UCI. молекулярная генетика. «Наша стратегия является узкоспектральной и усиливает существующую защиту хозяина».Раффателлу и Элизабет Нолан из Массачусетского технологического института являются старшими авторами исследования, которое появится в Proceedings of the National Academy of Sciences на неделе 7 ноября.
Ведущими авторами статьи являются Мартина Сассоне-Корси, научный сотрудник UCI, и Фум Чайратана, который недавно получил степень доктора химии в Массачусетском технологическом институте.Бронированная защитаБольшинство бактерий, а также некоторые грибы используют молекулы, известные как сидерофоры, для получения железа, металла, который имеет решающее значение для клеточных процессов, включая метаболизм и синтез ДНК.
Бактерии, живущие в кишечном тракте, выделяют сидерофоры в кишечник, а затем реабсорбируют их после того, как они захватили железо.Существуют сотни различных типов сидерофоров, и в этом исследовании исследователи сосредоточили внимание на подмножестве сидерофоров, которые продуцируются сальмонеллой и некоторыми другими типами патогенных бактерий, которые могут жить в кишечнике.
Исследователи были вдохновлены тем, как некоторые организмы естественным образом борются с микробами, блокируя поглощение ими железа. У людей есть защитный белок, известный как липокалин 2, который может захватывать некоторые сидерофоры и препятствовать переносу этими молекулами железа в бактериальные клетки. Однако липокалин 2 не эффективен против некоторых типов сидерофоров, в том числе одного типа, используемого сальмонеллами.«Не существует установленного человеческого защитного механизма против некоторых из этих молекул.
Вот почему мы задумались о том, как можно усилить этот ответ удержания металлов с помощью иммунизации», — сказал Нолан.Молекулы сидерофоров слишком малы, чтобы вызвать иммунный ответ организма-хозяина, поэтому исследователи решили присоединить их к белку, который действительно вызывает иммунный ответ, — субъединице B холерного токсина (CTB). Комплекс сидерофор-CTB доставляется назально или вводится в брюшную полость и попадает в слизистую оболочку желудочно-кишечного тракта, где организм начинает вырабатывать антитела против CTB и сидерофора.
Исследователи провели иммунизацию мышей дважды с интервалом в две недели, а затем заразили их сальмонеллой через 36–51 дней после первой иммунизации. Они обнаружили, что антитела против сидерофоров достигают пика примерно через 21 день после первой иммунизации, а затем остаются на высоком уровне. Иммунизированные мыши также имели гораздо меньшее количество сальмонелл в кишечнике и не испытывали потери веса, наблюдаемой у мышей, которые были инфицированы, но не иммунизированы.
В статье, опубликованной в том же выпуске PNAS, исследователи из Мичиганского университета использовали аналогичный подход для создания иммунного ответа против кишечной палочки, которая может вызывать инфекции мочевыводящих путей.Бактериальные преимущества
Исследователи также обнаружили, что иммунизация не только сократила популяцию сальмонелл, но и привела к увеличению популяции полезных бактерий, известных как Lactobacillus — пробиотических бактерий, содержащихся в йогурте, которые помогают подавлять рост патогенных микробов. «Мы думаем, что распространение Lactobacillus может принести дополнительную пользу хозяину», — говорит Нолан.По словам Нолана, эта стратегия иммунизации может быть полезна для защиты людей с высоким риском определенных видов инфекций, таких как люди с ослабленной иммунной системой или больные раком, получающие химиотерапию.Этот подход также можно использовать для создания антител для лечения людей, инфицированных определенными патогенами, такими как сальмонелла.
В настоящее время исследователи работают над выделением и анализом антител, продуцируемых мышами в этом исследовании, и разрабатывают стратегии иммунизации против других типов сидерофоров, обнаруженных в других организмах.