Попытка иммунной системы элиминировать сальмонелл из желудочно-кишечного тракта вместо этого способствует их колонизации там и выделению с фекалиями, утверждают ученые Национального института здравоохранения.
Исследование, опубликованное в Cell Host & Microbe, было проведено учеными Национального института аллергии и инфекционных заболеваний (NIAID).
Salmonella typhimurium (далее сальмонеллы) обитают в кишечнике и часто вызывают гастроэнтерит у людей. По оценкам Центров по контролю и профилактике заболеваний, сальмонеллы ежегодно вызывают около 1,35 миллиона инфекций, 26 500 госпитализаций и 420 смертей в США. Источником большинства этих заболеваний являются инфицированные продукты питания. У большинства людей, заболевших сальмонеллой, наблюдается диарея, лихорадка и желудочные спазмы, но они выздоравливают без специфического лечения. Антибиотики обычно используются только для лечения людей, страдающих тяжелыми формами заболевания или находящихся в группе риска.
Сальмонеллы также могут инфицировать самых разных животных, включая крупный рогатый скот, свиней и кур. Хотя клиническая картина заболевания обычно проходит в течение нескольких дней, бактерии могут сохраняться в желудочно-кишечном тракте гораздо дольше. Выделение бактерий с фекалиями облегчает их передачу новым хозяевам, особенно так называемым "супервыделителями", которые выделяют большое количество бактерий в своих фекалиях.
Ученые NIAID изучают, как сальмонеллы создают и поддерживают свои связи с желудочно-кишечным трактом млекопитающих. Одной из первых линий обороны в желудочно-кишечном тракте является физический барьер, обеспечиваемый единственным слоем эпителиальных клеток кишечника. Эти специализированные клетки являются критическим барьером, препятствующим распространению патогенов в более глубокие ткани. Когда бактерии вторгаются в эти клетки, клетки экструдируются в просвет кишечника. Однако в ходе предыдущих исследований ученые NIAID заметили, что некоторые сальмонеллы быстро размножаются в цитозоле - жидкой составляющей эпителиальных клеток. Это побудило их задать вопрос: не способствует ли выброс инфицированной клетки усилению, а не уничтожению бактерий?
Чтобы ответить на этот вопрос, ученые генетически сконструировали сальмонелл, которые саморазрушаются при попадании в цитозоль эпителиальных клеток, но при этом нормально растут в других средах, включая просвет кишечника.
Затем они инфицировали лабораторных мышей саморазрушающимися бактериями и обнаружили, что репликация в цитозоле эпителиальных клеток кишечника мышей важна для колонизации желудочно-кишечного тракта и способствует выделению фекалий. Ученые предполагают, что, перехватывая реакцию эпителиальных клеток, сальмонеллы усиливают свою способность вторгаться в соседние клетки и заселять кишечник для выделения фекалий.
По словам исследователей, это пример того, как давление, оказываемое иммунным ответом хозяина, может стимулировать эволюцию патогена. Новые знания открывают новые возможности для разработки новых мер по снижению распространенности этого важного патогена.
Audrey Chong et al. Цитозольная репликация в эпителиальных клетках способствует интестинальной экспансии и хроническому выделению с фекалиями Salmonella Typhimurium (аннотация).
Персистентное и интермиттирующее выделение фекалий - отличительные признаки сальмонеллеза - важны для фекально-оральной передачи. В кишечнике Salmonella enterica серовар Typhimurium (STm) активно вторгается в эпителиальные клетки кишечника (ЭКК) и выживает в сальмонеллосодержащих вакуолях (ССВ) и цитозоле клетки. Цитозольные STm быстро реплицируются, экспрессируют факторы инвазии и вызывают экструзию инфицированных эпителиальных клеток в просвет кишечника.
Чтобы изучить роль цитозольных STm в инфекционном процессе, в данном исследовании мы создали STm, которые саморазрушались в цитозоле (STmCytoKill), но нормально реплицировались в ССВ. Интестинальная экспансия и фекальное распространение STmCytoKill были ослаблены в мышиных моделях инфекции.
Мы предлагаем модель, в которой повторяющиеся раунды инвазии, цитозольной репликации и высвобождения инвазивных STm из экструдированных ЭКК способствуют их высокой концентрации в просвете кишечника, необходимой для распространения с фекалиями.
