Борьба с бактериями: исследование показывает важность железа при инфекции и предлагает новые методы терапии
Исследовательская группа из Университета штата Канзас разрешила 40-летние споры о роли захвата железа при вторжении бактерий в ткани животных.
Исследование под руководством Филлипа Клеббы, профессора и заведующего кафедрой биохимии, проясняет, как микроорганизмы колонизируют организм животного-хозяина и как ученые могут этому помешать. Результаты указывают на новые подходы в борьбе с бактериальными заболеваниями и новые стратегии разработки антибиотиков.
Исследование, проведенное в сотрудничестве с Тирреллом Конвеем из Университета Оклахомы и Салете М. Ньютон из Университета штата Канзас, было опубликовано в PLOS ONE. Оно показывает, как захват железа влияет на способность бактерий колонизировать животных, что является первой стадией инфекционного заболевания.
Ключевая роль железа в инфекции
Железо играет ключевую роль в метаболизме, что заставляет бактерий и животных бороться друг с другом за этот элемент. Команда Клеббы обнаружила, что E. coli должна получать железо от хозяина, чтобы закрепиться и колонизировать кишечник. Это концепция, которую ученые часто оспаривали.
Животные защищают железо в своем организме с помощью белков, которые его связывают, не давая микроорганизмам его получить. Это называется питательным иммунитетом. Однако успешные патогены преодолевают этот барьер.
Экспериментальное подтверждение
Ранее было мало известно, какие формы железа используют бактерии кишечника (энтеробактерии) при росте в хозяине. Данное исследование показывает, что собственные системы захвата железа у грамотрицательных бактерий высокоэффективны.
Ученые создали правильную комбинацию мутаций, чтобы изучить проблему. E. coli имеет как минимум восемь систем захвата железа, которые дублируют функции друг друга. Бактерии, у которых эти системы были систематически отключены, стали в 10 000 раз менее способными к росту в тканях хозяина.
"Это первый раз, когда наши эксперименты однозначно подтвердили незаменимость железа при инфекции", — заявил Клебба.
Перспективы для терапии
Эти результаты предполагают стратегии для блокирования способности микроорганизмов вызывать заболевания:
- Необходимо комплексно ингибировать несколько систем захвата железа, чтобы полностью лишить бактерии доступа к металлу.
- Исследователи используют эти данные для выделения антител, блокирующих захват железа бактериями, что может помочь в защите от инфекций.
Исследование Клеббы было поддержано грантом в размере $1.25 миллиона от Национальных институтов здравоохранения (NIH).