Сальмонелла раскрывает свои секреты на космическом шаттле
Исследователи обнаружили, почему бактерии Salmonella, выращенные на борту космического шаттла, возвращаются на Землю в 3–7 раз более вирулентными, чем выращенные в идентичных условиях на Земле. Новое исследование объясняет этот феномен и предлагает способ его нейтрализации.
Ключевой фактор — «жидкостный сдвиг»
Учёные под руководством Шерил Никерсон (Университет штата Аризона) считают, что причина в механическом явлении — «жидкостном сдвиге» (fluid shear). Бактерии сальмонеллы способны ощущать силу движения жидкости мимо их поверхности. Этот сигнал помогает им определить своё местоположение в организме человека.
- В просвете кишечника, где происходит активное перемешивание полупереваренной пищи, жидкостный сдвиг высокий.
- Когда бактерия приближается к стенке кишечника и попадает в пространства между микроворсинками, она укрывается от движения, и жидкостный сдвиг становится очень низким. Именно здесь бактерия может проникнуть в кровоток и начать инфекцию.
Почему космос имитирует кишечник?
Компьютерное моделирование показало, что количество жидкостного сдвига, которое испытывают бактерии в условиях невесомости на орбите, аналогично его количеству в этих крошечных пространствах у стенки кишечника. «Космический полёт — это среда с низким жидкостным сдвигом», — поясняет Никерсон.
Генетический ответ и «главный выключатель»
Изучив сальмонеллу с двух полётов шаттлов к МКС (STS-115 в сентябре 2006 г. и STS-123 в марте 2008 г.), команда обнаружила, что у «взвинченных» бактерий изменилась активность 167 генов по сравнению с бактериями, которые не летали. Был идентифицирован «главный выключатель», регулирующий около трети этих генов, — белок Hfq. Активность этого белка также изменилась в условиях низкого жидкостного сдвига в космосе.
Как успокоить сальмонеллу? Ионный щит
Команда нашла способ нейтрализовать повышенную вирулентность: добавление ионов. Когда ту же самую линию бактерий выращивали в среде с повышенной концентрацией пяти ионов — калия, хлорида, сульфата, магния и фосфата — вирулентность бактерий из-за космического полёта больше не увеличивалась. Многие гены, активируемые средой с низким жидкостным сдвигом, участвуют в транспорте этих ионов в клетку и из неё, что указывает на возможную связь.
Перспективы
Это открытие может помочь в разработке новых стратегий борьбы с сальмонеллёзом, таких как вакцины и терапевтические средства. Исследование ионного эффекта продолжается, и в будущем оно может привести к новым способам использования ионов для предотвращения инфекций.