Как патогены учатся быть патогенами?
Новое исследование показало, что грибок Rhizopus борется с почвенными хищниками и иммунными клетками человека, вступая в двустороннее партнерство с бактерией Ralstonia.
Микроскопический мир удивительным образом похож на наш мир. Окружающая нас среда населена микроорганизмами, живущими в сложных сообществах - одни дружественные, другие не очень. Микробы конкурируют друг с другом за ресурсы, а также вынуждены прятаться от хищников или бороться с ними. Примером может служить грибок Rhizopus, который растет в почве и на испорченных продуктах питания и является причиной вспышек мукормикоза, "черной плесени" у больных COVID.
В почве на него охотится амеба Dictyostelium, которая может перемещаться в почве и поглощать Rhizopus, пожирая его ради питательных веществ. Ученые из Эксетерского и Бирмингемского университетов обнаружили, что Rhizopus борется с этим хищником, вступая в двустороннее партнерство с бактерией под названием Ralstonia. Будучи эндосимбионтом Rhizopus, Ralstonia прячется от хищника. В свою очередь, Ralstonia вырабатывает токсин, который Rhizopus может использовать для нейтрализации хищника, не позволяя ему питаться этой парой.
Почему это имеет значение для заболеваний человека? Наши иммунные клетки очень похожи на хищника Dictyostelium: они ищут, поглощают и уничтожают чужеродные микробы, которые попадают в наш организм, защищая нас от инфекции. Это означает, что Rhizopus и Ralstonia могут использовать ту же стратегию, позволяющую им избегать хищников в почве, чтобы обойти нашу собственную иммунную систему. Научившись отбиваться от хищников в почве, Rhizopus также научился вызывать болезни у людей.
Данное исследование показало, что при нарушении партнерства Rhizopus с Ralstonia животные, зараженные мукромикозом, способны выжить при этой разрушительной болезни. Мы надеемся, что, лучше понимая экологию и стратегии выживания, которые Rhizopus и другие патогены используют в своей обычной среде, мы будем лучше подготовлены к борьбе с этими микроорганизмами, когда они вызывают заболевания человека.
"Поскольку амебы являются естественными хищниками бактерий и грибов, мы предполагаем, что это взаимодействие трех царств способствует установлению эндосимбиоза и приобретению антифагоцитарной активности", - говорит доктор Элизабет Баллоу, один из главных авторов исследования. "Важно отметить, что эта активность также защищает споры грибов от фагоцитоза и клиренса макрофагами человека, а удаление эндосимбионта делает споры грибов авирулентными in vivo. В совокупности наши результаты описывают новую роль бактериального эндосимбионта в патогенезе мукормикоза у животных и предполагают механизм приобретения вирулентности через экологические взаимодействия с амебами".
"Наша работа действительно важна, потому что, хотя уже много лет известно, что партнерство грибков и бактерий в почве влияет на болезни растений, это первый пример партнерства бактерий и грибков, способствующего развитию мукормикоза у человека. Мы надеемся, что это поможет нам разработать лучшие стратегии лечения этого разрушительного заболевания".
