Новое исследование раскрывает механизмы выживания патогенной кишечной палочки
Исследователи из Института Biodesign Университета штата Аризона изучили штаммы патогенной Escherichia coli (APEC — Avian Pathogenic E. coli), вызывающие заболевания у птиц. Работа, опубликованная в PLoS ONE, сосредоточена на роли плазмид — кольцевых сегментов бактериальной ДНК — в выживании этих бактерий в стрессовых условиях.
Угроза для птиц и людей
- APEC вызывает у птиц колибактериоз — острое, часто смертельное заболевание, наносящее экономический ущерб птицеводству.
- Эти штаммы генетически схожи с другими внекишечными патогенными E. coli (ExPEC), к группе которых они принадлежат. Это создает риск зоонозного перехода инфекции к человеку.
- ExPEC вызывают у людей сепсис, менингит новорожденных и инфекции мочевыводящих путей, нанося многомиллиардный ущерб системе здравоохранения США.
Роль плазмид в выживании
Команда впервые секвенировала и проанализировала две крупные и одну малую плазмиду в исследовательском штамме APEC.
- В отличие от первой крупной плазмиды, кодирующей факторы вирулентности, вторая и третья не играют значительной роли в процессе заражения.
- Гипотеза: эти плазмиды повышают выживаемость бактерий в стрессовых условиях (почва, подстилка, кислая среда).
Ключевые результаты экспериментов
Используя 3D-модель эпителия человеческого кишечника, исследователи изучили влияние плазмид на APEC:
- Устойчивость к кислоте и желчи: Крупные плазмиды впервые были связаны со способностью APEC сопротивляться кислой среде (например, в желудке) и желчи.
- Формирование биопленок: Плазмиды играют ключевую роль в образовании биопленок — агрегатов, ответственных за 65–80% человеческих инфекций. В зависимости от температуры плазмиды обуславливают формирование 4 различных типов биопленок.
- Адаптация метаболизма: На одной из крупных плазмид обнаружен кластер генов, кодирующий альтернативный путь утилизации сахаров. Это улучшает выживаемость патогена при изменении доступности питательных веществ. Данный кластер отсутствует у других E. coli, но есть у Salmonella.
Перспективы для вакцинации
Понимание общих генетических механизмов выживания ExPEC открывает путь к созданию широкой вакцины, способной обеспечить перекрестную защиту для людей и птиц. Ранее авторы уже создали кандидатные вакцины против APEC. Текущее исследование расширяет возможности для разработки препаратов, нацеленных на несколько подгрупп патогенной E. coli.