Streptococcus pneumoniae колонизирует носоглотку и может вызвать пневмонию. Затем он может распространиться из легких в кровоток и вызвать повреждение органов. Этот оппортунистический патоген обычно заражает маленьких детей, тех, у кого ослаблен иммунитет, и пожилых людей. В 2015 году от S. pneumoniae во всем мире погибли, по разным оценкам, от 192 000 до 366 000 детей в возрасте до 5 лет.
Чтобы понять, как этот патоген адаптируется к различным локациям в организме, а также как хозяин реагирует на вторжение микробов, исследователи из Университета Алабамы в Бирмингеме определяли экспрессию бактерий и генов хозяина в пяти различных местах на мышиной модели - носоглотка, легкие, кровь, сердце и почки - с помощью трех генетически различных штаммов S.pneumoniae.
Результат работы - атлас взаимодействия хозяина и патогена на анатомических участках, имеющих отношение к заболеванию, опубликован в Proceeding of the National Academy of Sciences. Исследователи идентифицировали общие и органо-специфические транскриптомы S.pneumoniae и показали, что профили экспрессии генов бактерий и хозяев сильно различаются в период бессимптомной колонизации в сравнении с инфекцией, вызывающей заболевание.
Было выяснено, что бактерия ведет себя по-разному, в зависимости от того, какой участок она инфицирует, и что органы мыши, в свою очередь, также по-разному реагируют на присутствие бактерий. Кроме того, было установлено, что некоторые гены S.pneumoniae всегда высоко экспрессируются всеми тремя штаммами бактерий на всех анатомических участках, что делает их идеальными мишенями для новых вакцин или терапий.
Это первое исследование когда профили экспрессии генов во время колонизации и в нескольких местах заражения хозяином были картированы как у хозяина, так и у патогена.
"Мы считаем, что атлас транскрипционных реакций при взаимодействии хозяина и патогена, представленный здесь, - пишут авторы, - станет важнейшим ресурсом для сообщества исследователей пневмококкового и микробного патогенеза и послужит основой для идентификации и валидации ключевых терапевтических мишеней хозяина и пневмококка в будущих исследованиях".
Помимо описательного анализа транскриптомов, исследователи подтвердили свои выводы с помощью бактериальных мутантов, экспериментов in vivo и терапии хозяев. В ходе сложных экспериментов исследователи обнаружили, что противовоспалительное лечение интерфероном бета-интерфероном предотвращает проникновение бактерий в жизненно важные органы и способствует выживанию хозяина. Эта находка предлагает потенциально новые терапевтические возможности.
Хотя в период с 2000 года достижения в области антибиотиков и использование пневмококковых конъюгатных вакцин снизили смертность от S.pneumoniae, патоген продолжает демонстрировать повышенную антибиотикорезистентность, а также может перейти на капсульные типы, которые не охватываются нынешними вакцинами. Таким образом, пневмококковые инфекции продолжают оставаться значительной причиной заболеваний и смерти.
