Мутация променя ешерихия коли от безобидна в опасна

Акценти

 Екипът на проф. Марк Шембри от Института за молекулярна бионаука на Университета в Куинсланд, Австралия, открива, че когато бактерията Escherichia coli не произвежда целулоза, тя става патогенна.

Откритието

Австралийските учени откриват един от процесите, които са в състояние да трансформират коменсалната бактерия (отнасяща се до микроорганизми, които живеят в или върху тялото на организъм гостоприемник, но не му причиняват вреда) в патоген.

По време на проучването проф. Марк Шембри, д-р Ню Нгуен, доц. Сумира Хаснан и колегите им анализират серия от геноми на силно патогенен щам на Escherichia coli. Така откриват мутация в местата за производство на целулоза.

Оказва се, че точно тази мутация позволява на бактерията ешерихия коли да се разпространи в тялото и да зарази по-голям брой органи.

„Откритието ни обяснява защо някои от бактериите E. coli могат да предизвикат животозастрашаващ сепсис, неонатален менингит и инфекции на пикочните пътища, докато други E. coli живеят в телата ни и не причиняват вреда“, казва проф. Шембри.

>>>Разновидности на гъбичките, причиняващи аспергилоза, са резистентни към лекарствата

Мутациите, които учените идентифицират, играят ролята на спирачка пред бактерията и не й позволяват да произвежда целулоза на клетъчната повърхност. Това от своя страна води до усилване на възпалението в чревния тракт на гостоприемника.

„Резултатът беше разрушаване на чревната бариера и възможността бактериите да се разпространят в тялото“, уточнява ръководителят на екипа. Факт е, припомня ученият, че бактериите произвеждат много вещества върху клетъчните си повърхности и всички те са в състояние да стимулират или да потиснат имунната система на гостоприемника.

Следващата стъпка в проучването на австралийските учени е свързана с доказателства за това, че „добри“ са бактерии, които произвеждат целулоза, а „лоши“, онези, които не могат.

>>>Антибиотикът кловибактин може да бъде мощно оръжие срещу резистентни супербактерии

Постигат го като използват модели, които възпроизвеждат човешка болест. По този начин показват, че невъзможността да създават целулоза прави бактериите по-вирулентни, което им позволява да причинят много по-тежки заболявания. Например, инфекция на мозъка и на пикочния мехур.

Разбирането затова как бактериите се разпространяват от резервоарите в червата към останалата част от тялото, играе съществена роля за предотвратяването на инфекции.

>>>Антибиотик унищожава резистентни към лекарствата супербактерии

Както пояснява доц. Сумира Хаснан: „Нашето откритие помага да се разбере защо някои видове E. coli стават по-опасни. То дава обяснение още за появата на различни видове силно вирулентни и инвазивни бактерии.“

„Анализирахме публично достъпен набор от данни от 613ST95 генома и идентифицирахме серия от мутации със загуби на функция, които нарушават производството на целулоза или нейната модификация в 55,3% от щамовете. Показваме, че неспособността за производство на целулоза засилва значително инвазивната ST95 инфекция при плъх с модел на неонатален менингит, което води до нарушаване целостта на чревната бариера при новородените малки и до засилено разпространение в черния дроб, далака и мозъка“, пишат изследователите в статията с резултатите от проучването, публикувана в Nature Communications.

Изводи

Откритието на екипа е важно особено по отношение на битката с антибиотичната резистентност, като се има предвид, че E. coli е най-доминиращият патоген, свързан с нея.

„Само през 2019 г. в света има почти 5 000 000 смъртни случая, които са свързани пряко с бактериалната антибиотична резистентност, от които повече от 800 000 са причинени от ешерихия коли“, съобщава проф. Шембри и допълва, че намирането на нови начини за предотвратяването на този път на инфекцията има решаващо значение, за да бъдат намалени инфекциите при хората. Това е важно, защото: „Заплахата от супербактерии, които са устойчиви на всички налични в момента антибиотици, се увеличава бързо в световен мащаб.“

Геномните анализи на екипа показват още, че липсата на производство на целулоза съществува в още няколко щама, свързани с тежки епидемични заболявания. Става дума за Shigella (шигелоза или бактериална дизентерия) и Salmonella (бактерията предизвиква салмонелоза).

За екипа от Университета в Куинсланд

Проф. Марк Шембри е микробиолог със сериозен опит в битката с глобалната здравна криза, причинена от патогени, резистентни към множество лекарства. Специалистът идентифицира цели за намаляване вирулентността на уропатогенната E. coli. Работи активно върху разработването на животоспасяващи терапии.

Доц. Сумира Хаснан е част от екипа на Mater Research, където ръководи изследователска група по имунопатология, сътрудник в Националния съвет по здравеопазване и медицински изследвания. Обект на научните й интереси са хронични възпалителни заболявания като белодробна фиброза, възпаления на червата, диабет и различни инфекциозни болести.

В настоящото изследване се включват още изследователи от Училището по биомедицински науки от Университета в Куинсланд, ръководено от доц. Яна Вукович и от Училището по фармация и медицина на Университета Грифит начело на което е проф. Глен Юлет.