Исследователи из США смогли установить химию процесса, благодаря которому бактерия сальмонелла получает возможность размножаться со скоростью гораздо большей, чем бактерии – обитатели желудочно-кишечного тракта. Их открытие может оказаться полезным для разработки новых методов лечения бактериальной инфекции.

Сальмонелла – патогенный микроорганизм, вызывающий воспаление и диарею, также известную как гастроэнтерит. Во время воспалительного процесса бактерия интенсивно размножается, в фазе воспаления ее численность значительно превосходит численность других микробов, размножающихся в желудочно-кишечном тракте. Ранее исследователи не были в состоянии объяснить причины этого явления, однако Андреас Баумлер (Andreas Bäumler) из Университета Калифорнии уверен, что он нашел ответ на эту биохимическую загадку.

Баумлер отмечает, что исследователей из его группы интересовали механизмы, которые используются сальмонеллой для того, чтобы обогнать в численности микроорганизмов-конкурентов. ОН добавляет, что ранее традиционно предполагалось, что за бурный рост сальмонеллы ответственен тетратионат. In vitro тетратионат (S₄O₆^2-) стимулирует рост патогенного микроорганизма, так как сальмонелла может использовать его в дыхательном цикле в качестве акцептора электронов. Однако исследователи полагали, что эта причина не является главной in vivo, поскольку не наблюдали значительных природных источников тетратионата.

Рис. 1. Для того, чтобы выйти победителем из соревнования с другими микроорганизмами, сальмонелла использует биологию организма, на котором паразитирует. (Рисунок из Nature, 2010, DOI: 10.1038/nature09415).

С помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии и масс-спектрометрии исследователи из группы Баумлера обнаружили в желудочно-кишечном тракте животных, инфицированных сальмонеллой, тетратионат.

Обычно микроорганизмы желудочно-кишечного тракта вырабатывают токсичный сероводород, который конвертируется защитными процессами организма в безопасный тиосульфат. При инфицировании организма сальмонеллой происходит воспаление, которое приводит к высвобождению нейтрофилов – клеток иммунной системы, разрушающих клеточные стенки бактерий за счет выработки радикалов кислорода. Однако эти радикалы не только способствуют уничтожению бактерий, но и окисляют тиосульфат до тетратионата. В то время, как другие микробы используют низкоэффективные для получения энергии и роста ферментативные процессы, сальмонелла использует в качестве акцептора электронов тетратионат, что позволяет ей дышать в полностью анаэробных условиях.

Для проверки гипотезы исследователи инфицировали лабораторных животных сальмонеллой дикого типа и сальмонеллой-мутанатом, штамм которой не был способен использовать тетратионат для дыхания, взяв представителей двух штаммов в соотношении 1:1. Через четыре дня было обнаружено, что в организмах животных сальмонелла дикого типа присутствовала в больших количествах, чем сальмонелла-мутант. Исследователи полагают, что обнаруженный ими механизм может использоваться сальмонеллой при передаче от одного носителя другому.

Микробиолог из Университета Вашингтона Самуэль Миллер (Samuel Miller) отмечает как весьма интересное явление то, что сальмонелла использует для своего роста биохимический отклик организма на воспаление.

Баумлер надеется, что результаты его исследования могут оказаться полезными в разработке нового способа лечения этой инфекции; он считает, что понижение концентрации серосодержащих соединений в желудочно-кишечном тракте должно приводить к меньшей продолжительности заболевания.

По материалам: