Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Microbiology.
Pseudomonas aeruginosa может вызывать инфекции в различных местах человеческого тела, включая кровь, мочевыводящие пути и легкие. Эти инфекции могут вызвать пневмонию и привести к летальному исходу. Люди с ослабленной иммунной системой особенно подвержены риску заражения P. aeruginosa, а также те, кто находится на искусственной вентиляции легких, также очень восприимчивы. Всемирная организация здравоохранения назвала P. aeruginosa одним из двенадцати самых опасных бактериальных патогенов в мире, подчеркнув серьезную угрозу, которую он представляет для здоровья человека.
Это исследование показало, что P. aeruginosa использует несколько стратегий для проникновения в организм; Возбудитель может проникать в верхние слои легочной ткани, чтобы затем атаковать более глубокие клетки.
Наши дыхательные пути и легкие выстланы слоем клеток, которые плотно упакованы друг к другу и смазаны слизью, которая может задерживать частицы и микробы. Специальные клетки удаляют эту слизь, помогая защитить нас от болезнетворных микроорганизмов. Но этот барьер не всегда является непреодолимым. Синегнойные палочки способны его пересекать.
С помощью стволовых клеток, которые генетически перепрограммированы на поведение определенных типов клеток, исследователи создали органоиды легких и имитировали процесс инфекции.
«Эти модели легких позволили нам раскрыть стратегию инфекции патогена. Он использует бокаловидные клетки, производящие слизь, в качестве троянских коней, для вторжения и проникновения через барьерную ткань. Воздействуя на бокаловидные клетки, которые составляют лишь небольшую часть слизистой оболочки легких, бактерии могут прорваться через линию защиты и открыть ворота», — объяснил руководитель исследования профессор Урс Йенал из Биоцентра Базельского университета.
Патоген использует системы секреции для атаки и проникновения в бокаловидные клетки. Оказавшись внутри, бактериальный захватчик размножается снова и снова, пока бокаловидная клетка не лопнет. Этот разрыв не только высвобождает гораздо больше бактериальных патогенов, которые могут атаковать другие клетки, но и нарушает тканевый барьер, ослабляя защиту легких. Затем патогенные бактерии перемещаются в это слабое место и нацеливаются на другие клетки в этой области, чтобы сделать брешь больше, чтобы они могли инфицировать более глубокие ткани.
Несмотря на то, что сейчас мы знаем гораздо больше о процессе заражения, адаптивное поведение Pseudomonas до сих пор остается загадкой. Эти микробы должны иметь возможность мигрировать, затем начать атаку на бокаловидные клетки, а затем активировать факторы вирулентности.
Тем не менее, у исследователей есть способ разгадать эту тайну. Они создали биосенсор, который может отслеживать сигнальную молекулу под названием c-di-GMP, которая используется бактериями для изменения клеточной активности. Об этой работе сообщалось в Nature Communications.
«Это технологический прорыв», — сказал Дженал. Теперь исследователи смогут наблюдать за сигнальной молекулой в режиме реального времени, чтобы определить, как она регулирует патоген, и еще более тщательно изучать легочные инфекции.