Ежегодно во всем мире от пневмонии умирает более миллиона детей в возрасте до пяти лет. Хотя большинство исследований сосредоточены на легких, пневмонимя может также спровоцировать сердечные осложнения, такие как сердечная недостаточность, аритмии или сердечные приступы.
Исследователи медицинской школы Университета Мэриленда идентифицировали бактериальный фермент, который может быть причиной того, что у некоторых людей при пневмонии возникают осложнения на сердце, в то время как у других этого не происходит. Авторы исследования, опубликованного в журнале Cell Reports 4 декабря, описали бактериальный фермент цинк-металлопротеазу B (zmpB), который может стать мишенью для будущих вакцин или медикаментозной терапии.
"Примерно у каждого пятого человека, госпитализированного с пневмонией, развиваются опасные для жизни осложнения со стороны сердца, и даже в последующие годы вероятность развития той или иной формы сердечной недостаточности по меньшей мере в два раза выше", - говорит ведущий автор исследования Карлос Дж. Ориуэла. Хотя существует несколько бактерий и вирусов, вызывающих пневмонию, исследователи уделила особое внимание Streptococcus pneumoniae, основной причине внебольничной пневмонии. Они использовали методы бактериальных геномных ассоциаций (bGWAS), мышиные модели и органоиды сердца, чтобы подтвердить, что S. pneumoniae может непосредственно повреждать сердце и что zmpB, соответственно, усиливает инвазию S. pneumoniae в сердечную ткань.
"Эта роль для zmpB совершенно новая и теперь полученная информация делает его потенциальной мишенью для лечения", - сказал Ориуэла. "Когда мы исследовали сотни штаммов, выделенных от пациентов, у которых развились осложнения на сердце, и сравнили их с бактериями, полученными от пациентов, у которых таких осложнений не было, нам сразу же бросилась в глаза закономерность. Пациенты с сердечной недостаточностью чаще заражались штаммами Streptococcus pneumoniae, несущие ген zmpB, обладают отличительной генетической особенностью - доменами FIVAR (found in various architectures - обнаруживаемых в различных архитектурах), которые представляют собой особые сегменты, помогающие бактериям проникать в клетки сердца и выживать в них, а также вызывать очаги инфекции", - пояснил Ориуэла. "На самом деле, мы обнаружили, что чем больше доменов FIVAR у этого гена, функция которого до сих пор не была охарактеризована, тем больший ущерб сердцу он наносит".
Исследователи инфицировали мышей либо обычным штаммом стрептококка, либо генетически модифицированным штаммом, у которого был отключен ген zmpB, и наблюдали за прогрессированием заболевания. Они обнаружили, что у мышей, инфицированных нормальным штаммом, развились многочисленные сердечные повреждения, в отличии от мышей с нокаутированным штаммом. Затем они подвергли сердечные органоиды - сердечные клетки, выращенные из стволовых клеток человека в лабораторных условиях, инфицированию штаммами пневмококка с геном zmpB и без него, а также различными версиями zmpB. У пациентов с zmpB домены FIVAR проникали в клетки сердца, в то время как у тех, у кого отсутствовали домены FIVAR, гибель клеток сердечной ткани и проникновение бактерий были снижены.
"Мы доказали на мышиных моделях, что повреждение сердца зависит от уровня zmpB, экспрессируемого штаммом, а на модели органоидов мы узнали, что это происходит потому, что белки, снабженные доменами FIVAR, помогают бактериям проникать в клетки сердца и повреждать их", - сказал Ориуэла. "Мы надеемся, что поняв эти молекулярные механизмы, мы сможем лучше защитить пациентов от риска повреждения сердца во время пневмонии или, по крайней мере, свести к минимуму тяжесть заболевания. Хотя до того, как он будет готов к применению в клинике, предстоит проделать еще большую работу, вполне возможно, что с помощью простого генетического теста врачи смогут выявить штаммы бактерий высокого риска на ранних стадиях инфекции для более тщательного кардиологического мониторинга или целенаправленного лечения, чтобы предотвратить повреждение сердца".
"Это чрезвычайно важные результаты", - считает Могенс Килиан, профессор медицинской микробиологии Орхусского университета в Дании, который не принимал участия в этом исследовании. "Эта работа не только выявляет функцию загадочного фермента Streptococcus pneumoniae, но и объясняет патогенез серьезных осложнений, связанных с инфекциями, вызываемыми некоторыми штаммами этого патогена, и, таким образом, открывает потенциальный путь к профилактике".
