Бактерии туберкулеза вызывают кашель, способствуя распространению

Бактерии, которые вызывают смертельный туберкулез легких, по-видимому, способствуют их собственному распространению, производя молекулу, вызывающую кашель, новое исследование, проведенное исследователями UTSW. Результаты, опубликованные в сети 5 марта 2020 года, в клетка, может привести к новым способам предотвращения распространения туберкулеза, который является причиной смерти более 1,5 миллиона человек в год во всем мире.

С древних времен люди знали, что кашель является основным симптомом туберкулеза и что кашель способствует распространению болезнь от человека к человеку. Однако причина кашля, связанного с туберкулезом, остается неясной, говорит руководитель исследования Майкл Шилох, доктор медицинских наук, доцент кафедры инфекционных болезней Департамента внутренних болезней UTSW и кафедры микробиологии. Преобладающая гипотеза состояла в том, что кашель вызывается вызванным инфекцией раздражением легких и воспалением, но это никогда не было окончательно доказано.

У Шайло и его коллег была другая идея: они предположили, что бактериальный агент, вызывающий туберкулез, микобактерия туберкулезаСамо по себе может производить вещество, которое запускает нервы в дыхательных путях, ответственные за то, что он вызывает кашель у кого-то с этой болезнью, что позволяет распространять болезнь.

Чтобы проверить эту идею, команда опиралась на морские свинки лабораторное животное, часто используемое для изучения как туберкулеза, так и кашля. Хотя морские свинки использовались в качестве экспериментальной модели для заражения туберкулезом в течение более чем столетия, не было ясно, вызывает ли эта болезнь кашель у этих животных. Чтобы ответить на этот вопрос, Шилох и его коллеги поместили морских свинок, инфицированных туберкулезом, в специальные камеры, в которых регистрировались изменения давления и объема, вызванные кашлем. Конечно же, зараженные туберкулезом животные кашляли значительно больше, чем те, которые были свободны от туберкулеза.

Чтобы определить, продуцируют ли бактерии вещество, которое может вызвать кашель, исследователи выделили и проверили различные компоненты микобактерии туберкулеза, пытаясь определить, могут ли эти компоненты делать две вещи. Во-первых, могут ли компоненты самостоятельно вызывать кашель у морских свинок? И, во-вторых, могут ли компоненты вызывать чувствительные к боли нервные клетки, выращенные в лаборатории — тип клеток, ответственных за стимуляцию кашля в легких, — вести себя так, как будто их запускают, чтобы вызвать кашлевой рефлекс?

После серии экспериментов с компонентами из Mycobacterium tuberculosis, а также из большого ассортимента других видов микобактерий, команда Шило в конечном итоге определила жировую молекулу микобактериальной клеточной поверхности, известную как сульфолипид-1 (SL-1), в качестве основной молекулы, которая активирует нейроны. выращенный в лаборатории. Этот ответ также произошел при ощущении боли у человека нервные клетки, предполагая, что SL-1 и его функция были сохранены путем эволюции среди различных видов млекопитающих. Важно отметить, что когда морские свинки подвергались воздействию очищенного SL-1, животные действительно кашляли.

Чтобы показать, что SL-1 является виновником кашля, исследователи заразили морских свинок генетически измененным штаммом Mycobacterium tuberculosis, который не может продуцировать SL-1. У этих морских свинок развились все типичные симптомы туберкулеза, но они не кашляли, что привело исследовательскую группу к выводу, что SL-1 имеет решающее значение для запуска кашля во время туберкулезной инфекции.

Вместе с тем, говорит Шило, полученные данные свидетельствуют о том, что бактерии, вызывающие туберкулез, продуцируют SL-1, главным образом, для стимуляции кашлевого рефлекса с целью распространения микобактерий от зараженных к незараженным людям. В конце концов, говорит он, если исследования показывают, что подавление кашля не является вредным для инфицированных людей, ученые могут разработать способ предотвращения передачи путем противодействия SL-1 или предотвращения его производства.

«Во многих местах, где туберкулез является эндемическим заболеванием, люди с туберкулез часто не поступают в больницу, а просто отправляются домой с антибиотиками. Люди могут месяцами кашлять и распространять болезни, даже когда они получают соответствующее лечение, — говорит он. — Когда-нибудь врачи могут давать антибиотики в сочетании с лекарством, которое предотвращает кашель, что, в свою очередь, может предотвратить распространение ».

И наоборот, добавляет он, эту молекулу можно использовать для помощи пациентам. кашель в условиях, когда это полезно, таких как муковисцидоз или для пациентов, которым требуются дыхательные пути. Введение средства, способствующего кашлю, может помочь уменьшить накопление густой слизи в легких пациента.