Микобактериите, причиняващи белодробни заболявания, се разпространяват в тялото чрез еритроцитите

Изследване на учени от университета в Хирошима разкрива, че микобактериите (група патогенни бактерии, които причиняват болести като проказа и туберкулоза при хората) са свързани с еритроцитите на местата, където се наблюдава инфекция на белия дроб. Макар причинителят на туберкулозата да е открит преди цели 140 години, досега нито един изследователски екип не се е натъквал на подобно взаимодействие.

Проучването е публикувано на 16.03.2022 г. в списание „Microbiology Spectrum“ и разглежда подробно връзката между микобактериите и еритроцитите и до каква степен тя обуславя развитието на белодробно заболяване.

Как е открита микобактерията?

През 1882 г. германският лекар Робърт Кох изолира причинител на заболяване, наречено туберкулоза. Това е микобактерията, която по-късно получава наименованието Mycobacterium tuberculosis. Научният му труд потвърждава направеното по-рано от Жан-Антоан Вилмен заключение, че болестта е заразна. Въпреки че стрептомицинът като средство за лечение на туберкулоза се налага едва след 65 години, постижението на Кох е от изключителна важност, защото полага основите на бъдещата терапия.

M. tuberculosis и други микобактерии причинители на белодробни заболявания живеят в макрофагите – левкоцити, които поглъщат и убиват патогените. Те се пренасят чрез кръвта и слюнката, която болният отделя при кашляне. Водещият автор на настоящото изследване доц. Юкико Нишиучи споделя: „Патогенните микобактерии Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium avium subsp. hominissuis (MAH) и Mycobacterium intracellulare играят ролята на вътреклетъчни паразити на макрофагите и водят до белодробни инфекции.“ С други думи, микобактериите растат и се развиват във вътрешността на макрофагите.

Еритроцитите в слюнката на пациенти с туберкулоза не са предмет на анализ при проследяване хода на заболяването.

Взаимодействие между еритроцити и микобактерии

Изследователите от Хирошима вземат проби от белодробна тъкан от пет лабораторни мишки, заразени с два вида микобактерии - M. avium и M. Intracellulare, както и от човек, инфектиран с Mycobacterium avium subsp. Hominissuis. Микроскопското изследване показва, че еритроцитите и микобактериите се намират на едно и също място - в капилярните съдове и грануломите (струпвания на имунни клетки) както при животните, така и при човека.

За да разгадаят връзката между микобактериите и човешките еритроцити, експертите проследяват растежа на бактериите с и без наличие на еритроцити. Учените установяват, че те растат много по-бързо, когато са в близост до еритроцити, като скоростта им на размножаване зависи от количеството на кръвните клетки. Техният експоненциален растеж (размножаване в геометрична прогресия при максимална скорост) е по-бърз дори от растежа на бактерията MAH, намираща се във вътрешността на макрофагите, което означава, че еритроцитите ускоряват растежа на бактерията MAH.

Екипът открива още, че макрофагите, които обикновено са гостоприемници на микобактериите, поглъщат най-напред еритроцитите с прикрепени към тях бактерии Mycobacterium avium subsp. Hominissuis (MAH). Свързването на MAH с еритроцитите вероятно води до освобождаване на енергия под формата на аденозин трифосфат, който от своя страна кара макрофагите да погълнат инфектираните клетки.

От резултатите става ясно, че патогенните микобактерии се прикрепят към еритроцитите и разчитат на взаимодействието си с тях, за да се размножават. По-стари изследвания доказаха, че в инфектираните места в белия дроб има наличие на микобактерии, разположени извън макрофагите. Настоящото проучване разкрива, че тези извънклетъчни микобактерии може да са се образували вследствие на взаимодействието с еритроцитите*.

Какви функции изпълняват еритроцитите?

Освен основната им функция да транспортират кислород до белите дробове и тъканите, еритроцитите играят и други две важни роли, свързани с микобактериалните инфекции. Едната функция е защитна - улавят патогените и ги пренасят до макрофагите в черния дроб и далака, където биват унищожени. Другата им функция е на гостоприемник за микобактериите.

Ходът на инфекцията зависи от начина, по който микобактериите изпълняват тези свои роли. Ако изпълнят добре защитната си функция, туберкулозата (или което и да е микобактериално заболяване) може да бъде овладяна и контролирана. Ако обаче микобактериите вземат надмощие, инфекцията бързо ще обхване цялото тяло.

Следващи стъпки

Авторите на изследването се надяват да установят какъв е факторът на прикрепване на микобактериите, благодарение на който успяват да се свържат с еритроцитите. Механизмът на прикрепяне би могъл да хвърли повече светлина върху това как микобактериите, които обикновено се намират в макрофагите, могат да растат и да се размножават и извън клетките. Нишиучи допълва: „Нашият анализ оборва схващането, че микобактериите се развиват само във вътрешността на клетката.“ Една от целите на екипа е да се разработят нови терапии, което може да се постигне едва след като стане ясно как патогенните микобактерии заобикалят защитните механизми на гостоприемника, за да се разпространят в цялото тяло.

* Yukiko Nishiuchi, Yoshitaka Tateishi, Hiroshi Hirano et al. Direct Attachment with Erythrocytes Augments Extracellular Growth of Pathogenic Mycobacteria. Microbiology Spectrum. 2022.