Одни из самых опасных бактерий в мире ищут кровь и питаются ее сывороткой - недавно обнаруженное явление исследователи назвали "бактериальным вампиризмом".
Бактерии семейства Enterobacteriaceae ассоциируются с желудочно-кишечными кровотечениями и бактериемией и являются основной причиной смерти от сепсиса у людей с воспалительными заболеваниями кишечника. Поведение бактерий и механизмы, лежащие в основе того, почему эти бактерии склонны к проникновению в кровоток, остаются малоизученными. Группа исследователей Университета штата Вашингтон обнаружила, что бактерии привлекает сыворотка крови, которая содержит питательные вещества, которые бактерии могут использовать в качестве пищи. Одним из веществ, к которому бактерии испытывали особое влечение, была аминокислота L-серин, содержащаяся в человеческой крови.
Результаты исследования, опубликованные в журнале eLife, дают новое представление о том, как могут возникать инфекции кровотока и как их можно лечить. "Бактерии, попадающие в кровеносную систему, могут быть смертельно опасны", - говорит соавтор исследования Арден Бейлинк. "Мы узнали, что некоторые бактерии, которые чаще всего вызывают инфекции кровотока, "чувствуют" L-серин в крови человека и устремляются к нему". Бейлинк и коллеги обнаружили, что по крайней мере три вида бактерий - клинические изоляты нетифоидных сероваров Salmonella enterica, Escherichia coli и Citrobacter koseri быстро притягиваются к источникам человеческой сыворотки. Эти бактерии являются основной причиной смерти людей с воспалительными заболеваниями кишечника (ВЗК). У таких пациентов часто бывают кишечные кровотечения, которые могут стать местом проникновения бактерий в кровь.
Используя мощную систему микроскопов, исследователи имитировали кишечное кровотечение, вводя микроскопическое количество человеческой сыворотки и наблюдая, как бактерии направляются к источнику. Реакция была быстрой - болезнетворным бактериям потребовалось менее минуты, чтобы найти сыворотку и скапливаться в ней. Эта реакция организуется посредством хемотаксиса, и основным химическим сигналом, стимулирующим хемоаттракцию, является L-серин, аминокислота, в изобилии содержащаяся в сыворотке, которая распознается хеморецептором бактерий Tsr путем прямого связывания.
Авторы сообщили о кристаллических структурах Salmonella Typhimurium Tsr в комплексе с L-серином и идентифицировали консервативный аминокислотный участок распознавания L-серина, общий для всех Tsr. Составив карту филогенетического распределения этого хеморецептора, ученые обнаружили, что Tsr широко присутствует среди Enterobacteriaceae и других приоритетных патогенов, связанных с инфекциями кровотока. Наконец, они обнаружили, что Enterobacteriaceae используют человеческую сыворотку в качестве источника питательных веществ для роста, а хемотаксис и хеморецептор Tsr обеспечивают конкурентное преимущество для миграции в энтерогеморрагические поражения. Ученые называли такое поведение бактерий, заключающееся в их тяге к сыворотке, колонизации геморрагических поражений и потреблении питательных веществ из сыворотки, "бактериальным вампиризмом", который может быть связан с тенденцией Enterobacteriaceae к развитию инфекций кровотока.
"Узнав, как эти бактерии способны обнаруживать источники крови, в будущем мы сможем разработать новые препараты, блокирующие эту способность. Эти лекарственные средства могли бы улучшить жизнь и здоровье людей с ВЗК, которые подвержены высокому риску заражения через кровь", - отметил Бейлинк.
