Болезнь легионеров цветёт на бездорожье

Возбудительница болезни легионеров для размножения выбирает, казалось бы, самое неподходящее место – фагоциты, задача которых как раз поедать бактерии. Оказывается, легионелла разрушает внутриклеточные «дорожки», по которым движутся пищеварительные пузырьки фагоцитов, и добраться до неё они оказываются не в состоянии.

В определенном смысле все живые организмы – ужасные собственники, старающиеся любой ценой распространить как можно больше своих генов и при этом «защититься» от чужого биологического материала с помощью иммунной системы. Зачатки такого подхода появляются уже у доядерных, или прокариот, – бактерии целенаправленно синтезируют ферменты для защиты от вирусов. У первых ядерных клеток, или эукариот, подобные механизмы обладали более широким спектром действия, уничтожая уже без разбору и вирусы, и бактерии.

Постепенно иммунитет совершенствовался: появились отдельные специализированные клетки, сложные сигнальные каскады, разнообразные способы уничтожения потенциальных «врагов» и даже эффект памяти. Но даже химическая и фармацевтическая промышленность не смогла окончательно искоренить микроскопическую угрозу:

за прошедшие миллионы лет эволюция бактерий тоже не стояла на месте, и они научились укрываться от защитных реакций организма-хозяина самым разнообразным образом.

Например, Legionella pneumophila или Coxiella burnetii позволяют клеткам-фагоцитам съесть себя целиком, после чего начинают размножаться прямо внутри клеток иммунной системы. Крэг Рой и его коллеги из Медицинской школы Йельского университета выяснили, как именно этим прокариотам удаётся обмануть наш иммунитет. Их работа опубликована в последнем выпуске Science.

Фагоцитоз, за который Илья Ильич Мечников вместе с Паулем Эрлихом получил Нобелевскую премию сто лет назад, не требует нескольких стадий распознавания, активации и прочей продолжительной подготовки. Клетки-фагоциты определяют бактерию по характерным молекулам, входящим в состав стенки последней, и не свойственным для эукариот. После чего они целиком поглощают бактерию. Прокариота оказывается «заточённой» в клетке в отдельном пузырьке, окружённом мембраной. Через некоторое время с ним сливается другой пузырёк, несущий пищеварительные ферменты, которые «съедят» бактерию заживо.

Но вот в случае с легионеллами этого не происходит. Рой и его коллеги доказали, что бактерия умудряется ещё на стадии поглощения «вбросить» в цитоплазму клетки-хозяина целое семейство белков-анкиринов (Ank), мешающих нормальному движению пузырьков.

Как выяснили учёные, это происходит с помощью типа секреции, позволяющей ввести бактериальные белки непосредственно в цитоплазму клетки хозяина. Эти белки препятствуют сборке и перестройке микротрубочек – тонких нитей, пронизывающих всё внутриклеточное пространство и обеспечивающих движение отдельных органелл внутри клетки.

Флуоресцентная микрофотография микротрубочек живой клетки, помеченных зеленым флуоресциирующим белком и Legionella pneumophila, продуцирующих красный флуоресцирующий белок. // AAAS/Science

В результате у легионеллы остается время, чтобы выбраться из заточения, а уже внутри клетки ей ничего не угрожает – как защищаться от действия бактерий изнутри, эукариоты ещё не придумали. Не удивительно, что смертность от легионеллёза без лечения достигает 20%.

Специальное молекулярное "сцепление", способное выключать передачу движения с биомотора на жкутик бактерии, в движении и в покое // Zina Deretsky, NSF/"Газета.Ru"

Легионелла – не единственная бактерия, удостоенная внимания микробиологов. Ричард Улевич из Исследовательского института имени Скриппс в калифорнийской Ла-Холле и его соавторы в другой работе , опубликованной в том же номере Science, обнаружили альтернативный механизм у другого, не менее опасного возбудителя – синегнойной палочки Pseudomonas aeruginosa, вызывающей до 17% всех больничных пневмоний.

Сравнив реакций со стороны клеток-макрофагов на эту палочку и на другие бактерии — Salmonella typhimurium и Staphylococcus aureus, учёные обнаружили у псевдомонады существенное преимущество.

Образуемое ею вещество N-(3-оксо-додеканоил)гомосеринлактон, названное также С12, разобщает сигнальный цикл внутри клеток иммунной системы, необходимый для обеспечения координированной «атаки» разных типов клеток на возбудителя.

И хотя отдельные псевдомонады успешно уничтожаются макрофагами, бактерии легко идут на эту жертву, формируя очаг хронической инфекции. Так что это как раз те случаи, когда антибиотики, к которым, кстати, все описанные виды малочувствительны, — единственный способ справиться с инфекцией.

Кстати, разработки принципиально новых видов лечения на основании обнаруженных феноменов ждать не стоит. Как показывает даже 50-летний опыт антибиотикотерапии, бактерии за миллиарды лет научились перестраиваться гораздо быстрее человека.