По словам Линн Хэнкок, доцента биологии и руководителя исследования, бактерии Enterococcus faecalis являются второй по значимости причиной инфекций, связанных с больницами в США. Его команда обнаружила, как регулирующая система помогает этим бактериям противостоять врожденной иммунной защите хозяина — открытие, которое может помочь в разработке новых лекарственных соединений для борьбы с бактериями.«В настоящее время у нас очень ограниченное терапевтическое вмешательство, потому что бактерии обладают высокой устойчивостью не только к антибиотикам, но и ко множеству других факторов окружающей среды», — сказал Хэнкок. «В связи с уменьшением количества антибиотиков, эффективных при лечении этих типов инфекций, нам необходимо разработать новые стратегии».
Enterococcus faecalis, или E. faecalis, естественным образом встречается в желудочно-кишечном тракте людей и других млекопитающих. Но за пределами стенок кишечника бактерии могут вызывать бактериемию, инфекции мочевыводящих путей и эндокардит.Дополнительным препятствием является то, что бактерии в 100-1000 раз более устойчивы к лизоциму, чем другие бактерии, сказал Хэнкок. Лизоцим — это вещество, борющееся с инфекциями, которое вырабатывается людьми и содержится во многих тканях организма, таких как слезная пленка, мочевыводящие пути и слюна.
Регуляторная система E. faecalis также делает его очень устойчивым к другим клеточным стрессам, таким как повышенная температура, низкий pH и окислительный стресс, которые являются частью врожденной иммунной защиты человека и помогают бороться с инфекцией.«Энтерококк разработал сенсорные системы, чтобы определять, в какой среде он находится», — сказал Шрирам Варахан, докторант по микробиологии и член исследовательской группы Хэнкока. «Это действительно устойчивые бактерии, которые, как известно, сохраняются и выживают в средах, где другие патогены не могут этого сделать. Многие специалисты по инфекционным заболеваниям дали им прозвище тараканов в мире микробов».
Понимая регуляторную сеть бактерий, исследователи надеются разработать новые лекарственные соединения, которые могут блокировать способность бактерий ощущать присутствие лизоцима и других стрессов во время инфекции и реагировать на них. Чтобы обнаружить слабые места бактерий, ученые сосредоточились на протеине под названием Eep. Хотя исследования показали, что Eep важен во время инфекции, исследователи из Университета штата Канзас обнаружили, как Eep способствует важной стрессовой реакции, которую бактерии используют для выживания в защите хозяина.
Это важный вывод, потому что теперь исследователи могут разработать соединения, которые ингибируют белок Eep, который делает бактерии восприимчивыми к лизоциму и останавливает инфекцию. Когда люди производят лизоцим для борьбы с бактериями, бактерии не могут сопротивляться.«Это все равно что ударить по ахиллесовой пятке», — сказал Хэнкок. «Тогда это очень сильно скомпрометировано, чтобы установить инфекцию».По словам Хэнкока, хотя бактерии все еще могут жить без белка Eep, он необходим бактериям, чтобы вызвать инфекцию.
Исследования показали, что когда Eep инактивирован, способность бактерий вызывать инфекцию снижается почти в 10 000 раз.«Способность препятствовать способности бактерий вызывать инфекцию станет более популярной темой для лечения инфекций, а не просто для уничтожения бактерий», — сказал Хэнкок. «Когда вы оказываете избирательное давление на бактериальные популяции, чтобы они выжили или умерли, они действительно хорошо умеют обходить лекарства и обходить механизм убийства».Для будущих исследований Хэнкок и его команда хотят найти, какие соединения наиболее эффективно препятствуют Eep, чтобы сделать бактерии восприимчивыми к лизоциму.
Они также хотят изучить белок SigV, который координирует экспрессию генов-мишеней, которые контролируются белком Eep. Подобно Eep, если SigV инактивирован, гены-мишени не экспрессируются, и бактерии не становятся устойчивыми к лизоциму. Эти гены-мишени и белки также могут открывать новые возможности для разработки лекарств.«На заре постантибиотической эры, я думаю, для нас важно иметь больше возможностей, а не полагаться на несколько серебряных пуль, которые, по-видимому, в наши дни часто не работают в больницах», — сказал Варахан. «Мы поставили новые цели, и, надеюсь, они сработают».
Ученые недавно опубликовали свое исследование в «Журнале бактериологии». Исследование проводилось в рамках пятилетнего гранта в размере 1,5 миллиона долларов США от Национального института здоровья.
Среди других задействованных исследователей — Виджаялакшми Айер, научный сотрудник по биологии, и Уильям Мур, бывший докторант микробиологии.