Среди многочисленных условно-патогенных бактерий, колонизирующих дыхательные пути, Staphylococcus aureus является особенно успешным патогеном, инфицирующим как иммунокомпетентных, так и иммунокомпрометированных хозяев.
Хотя S. aureus может вызывать обширную некротизирующую пневмонию, чаще всего он ассоциируется с персистирующими легочными инфекциями. Поскольку S. aureus является основной причиной пневмоний, связанных с оказанием медицинской помощи, он относится к числу наиболее изученных патогенов человека. Его глобальные эпидемиологические закономерности хорошо задокументированы, как и его способность регулировать активность поверхностных белков и выделять токсины.
Детерминанты стафилококковой вирулентности были широко изучены, и существует множество данных о ее тканеспецифической метаболической активности. S. aureus эволюционировал для экспрессии целого ряда генных продуктов, специфичных для человека, препятствующих иммунным эффекторам, нацеленных на поверхностные рецепторы, блокирующих активность антител и комплемента и активирующих чрезмерный Т-клеточный ответ через суперантигены. Тем не менее, терапевтические и профилактические стратегии, направленные на некоторые из этих факторов, были успешными только на животных моделях инфекции и не показали своей эффективности в клинических испытаниях на людях.
Патогенез пневмонии, вызванной S. aureus, включает аспирацию микроорганизмов из верхних дыхательных путей и создание очага инфекции в нижних дыхательных путях. Повреждение дыхательных путей, которое может быть следствием эндотрахеальной интубации, вирусной инфекции или легочных заболеваний, таких как хроническая обструктивная болезнь легких, идиопатический легочный фиброз или муковисцидоз, является одним из основных факторов риска развития легочных инфекций, вызванных S. aureus. Неблагоприятные исходы не ограничиваются антибиотикорезистентными штаммами. Бактериальная масса, рекрутированная иммунная популяция и ткани дыхательных путей способствуют образованию метаболитов и оксидантов в месте инфекции. Таким образом, успешный патоген должен адаптироваться к комбинированному иммунному и метаболическому давлению инфицированных легких.
Мы предположили, что штаммы S. aureus, ассоциированные с персистирующей легочной инфекцией, приобретают существенное метаболическое преимущество, что способствует их отбору из популяции организмов, изначально колонизирующих дыхательные пути. Мы обнаружили, что микроорганизмы, сохраняющиеся в легком, используют доступность пролина, высвобождающегося из коллагена, который активно синтезируется фибробластами в процессе восстановления тканей. Потребление пролина опосредует усиленный рост клинических изолятов в поврежденных легких. (Пролин — одна из двадцати протеиногенных аминокислот. Считается, что пролин входит в состав белков всех организмов. Особенно богат пролином основной белок соединительной ткани — коллаген - прим.ред.).
Эти метаболические свойства указывают на тканеспецифическую адаптацию. Стратегии по предотвращению или подавлению инфекции S. aureus направлены на экспрессию многочисленных токсинов и генных продуктов, которые препятствуют иммунному клиренсу хозяина. Хотя эти гены могут быть важны на начальных стадиях инфекции, все больше литературы указывает на то, что бактерии, вызывающие более стойкую инфекцию, имеют совершенно иную картину экспрессии генов. Такие адаптированные к хозяину штаммы имеют существенно измененную метаболическую активность, что дает им преимущество в росте именно в местном микроокружении.
Наши данные были получены на основе штаммов S. aureus, выделенных в ходе хронической инфекции, по сравнению с первичными изолятами или лабораторными штаммами. Точное время, необходимое для метаболической перестройки S. aureus in vivo, еще предстоит выяснить, как и то, происходят ли аналогичные метаболические изменения у S. aureus в других очагах инфекции. Понимание метаболических принципов, управляющих экспрессией генов S. aureus in vivo, может дать новые мишени для терапии или профилактики инфекций у пациентов, особенно у тех, кто имеет поврежденные дыхательные пути, фиброз и отложение коллагена и подвержен повышенному риску развития пневмонии, вызванной S. aureus.
