C. difficile нуждается в железе, но его избыток опасен

Бактерии, которым требуется железо, балансируют на грани. Железо необходимо для их роста, но его избыток может повреждать ДНК и ферменты через окисление. Поэтому у бактерий есть механизмы для поддержания внутриклеточного железа в здоровом диапазоне.

Тереза Д. Хо, PhD, и Крейг Д. Эллермайер, PhD, пролили новый свет на то, как патоген Clostridium difficile — наиболее частая причина внутрибольничной инфекционной диареи — регулирует железо. Исследование опубликовано онлайн 6 июля в Journal of Bacteriology.

«Мы предположили, что C. difficile должен строго контролировать производство своих механизмов захвата железа, чтобы внутрь бактерии попадало именно нужное количество», — сказал Эллермайер. Они также предположили, что соединение под названием «Ferric-uptake regulator» (Fur), известное своей ролью в гомеостазе железа у многих других бактерий, функционирует аналогично в C. difficile. Fur подавляет производство белков, захватывающих железо, когда его много в среде.

В исследовании они создали мутант C. difficile, не производящий Fur. Это помогло идентифицировать белки, импортирующие железо, так как у мутанта они производились в больших количествах даже при избытке железа.

Эксперименты показали, что у C. difficile есть несколько систем для импорта соединений двухвалентного железа. C. difficile растет только в анаэробных условиях (без кислорода). «Эти системы импорта оксидов железа могут быть более важными — отсюда и их избыточность — для строгого анаэроба», — пояснила Хо. Растворимые формы железа различаются в аэробных и анаэробных условиях, и мало работ по гомеостазу железа было сделано на строгих анаэробах, таких как C. difficile.

В краткосрочной перспективе ученые не прогнозируют, что это исследование приведет к созданию терапии против C. difficile. Это особенно важно, поскольку микроб высоко устойчив к существующим антибиотикам. Хо отметила, что ограничение роста бактерии путем снижения доступности железа может также негативно повлиять на «хорошую» микробиоту кишечника.

«Но в долгосрочной перспективе, если транспорт железа критически важен, можно представить разработку препаратов, которые ингибировали бы этот транспорт у C. diff», — сказал Эллермайер.

C. difficile вызывает воспаление толстого кишечника, приводящее к диарее. Болезнь часто возвращается после успешного лечения. По оценкам, C. difficile вызывает около полумиллиона случаев и почти 30 000 смертей ежегодно, являясь особой проблемой для пожилых пациентов в стационарах.