Исследователи Женевского университета опровергли широко распространенное предположение о том, что блокирование кворум-сенсинга (бактериальной коммуникации) полезно для эффективной терапии.
Изучая бактерии, ответственные за тяжелые сердечные инфекции, ученые показали, что нарушение бактериальной коммуникации может быть связано с неблагоприятными клиническими исходами. Результаты, опубликованные в журнале Nature Communications, открывают путь к разработке более целенаправленных и потенциально более эффективных терапевтических стратегий против этого типа инфекции.
Инфекционный эндокардит - это серьезная инфекция внутренней оболочки сердца, чаще всего поражающая клапаны. Он может быть вызван несколькими бактериями, включая особенно распространенный Enterococcus faecalis. Эти бактерии координируют свое коллективное поведение посредством системы химической коммуникации (кворум-сенсинга), что позволяет им образовывать биопленки, которые нарушают работу клапанов и обладают высокой устойчивостью к антибиотикам. В то время как ингибиторы кворум-сенсинга, активно изучаются в качестве терапии, исследование показывает, что подавление бактериальной сигнализации при сердечных инфекциях может вместо этого усугубить течение эндокардита. Ученые обнаружили, что когда Enterococcus faecalis больше не могут взаимодействовать с соседними бактериями, они образуют более крупные и эластичные биопленки на сердечных клапанах, что приводит к более тяжелым клиническим последствиям.
Объединив устройство, имитирующее кровоток, с животной моделью сердечной инфекции, авторы обнаружили, что кровоток активно подавляет кворум-сенсинг на ранних стадиях инфекции. "Бактерии, находящиеся на поверхности сердечных клапанов, подвергаются интенсивному притоку крови", - объясняет ведущий автор исследования Харис Антипас. "Этот поток нарушает химические сигналы, которые бактерии используют для коммуникации". По мере прогрессирования инфекции бактерии проникают глубже в ткань клапанов, где они защищены от кровотока. На этой стадии обычно активируется функция кворум-сенсинга, которая служит тормозом для чрезмерного роста биопленки.
Поразительно, но генетически модифицированные бактерии, у которых полностью отсутствовал кворум-сенсинг, обходят этот контроль. В экспериментах на животных эти штаммы образовывали более крупные биопленки, проявляли большую резистентность к антибиотикам и вызывали более тяжелые заболевания. Исследователи объясняют этот эффект двумя ключевыми механизмами: снижением выработки бактериальных протеаз — ферментов, расщепляющих белки, — и метаболическим сдвигом, который позволяет бактериям более эффективно использовать питательные вещества хозяина, способствуя устойчивому росту.
В исследовании также изучались штаммы E. faecalis, выделенные от пациентов с инфекционным эндокардитом в США и Швейцарии. Почти у половины клинических изолятов отсутствовал кворум-сенсинг и эти случаи были связаны с более длительной бактериемией, несмотря на активное лечение антибиотиками. "Это не редкие мутанты", - отмечает Антипас. "Они часто встречаются у пациентов и наши данные свидетельствуют о том, что они могут активно способствовать ухудшению клинических исходов. Наши результаты показывают, что при инфекционном эндокардите подавление кворум-сенсинга может на самом деле нанести вред пациенту, способствуя росту биопленки", - объясняет он. "Понимание того, когда и где бактериальная коммуникация помогает или вредит пациенту, будет иметь важное значение для разработки более эффективных методов лечения".
