Бактерии не должны попадать в кровоток. Если они попадают в кровь, организм вырабатывает энергичный ответ.
И если бактерии начнут вторгаться не только в кровоток, но и в клетки кровотока, реакция организма будет более чем энергичной — вы можете назвать это апокалиптическим. Клетка, которая обнаруживает, что в нее вторглись бактерии, уничтожает себя, разрываясь и извергая кусочки вторгшихся бактерий вместе с воспалительными химическими веществами, которые сигнализируют каждой иммунной клетке на расстоянии крика: «Проблема! Скорая помощь! Иди сюда и проверь это!»«Это сигнализирует остальному телу, что существует обширная инфекция.
Это очень серьезно», — говорит Виджай Ратинам, иммунолог из UConn Health. Иногда это приводит к безудержной серии самоубийств клеток, вызывающих сепсис. Возникающие в результате воспаление, лихорадка и низкое кровяное давление могут быть смертельными.Ученые и врачи давно ломают голову над этой медицинской проблемой; почему тело вырабатывает такую опасную, саморазрушающуюся реакцию?
В выпуске Cell от 19 мая Ратинам и его коллеги из отдела иммунологии UConn Health предлагают объяснение: клетки на самом деле не вторгаются. Они просто так думают.
На самом деле происходит следующее: да, в кровотоке есть бактерии. Эти бактерии выделяют маленькие пузырьки. Везикулы могут взаимодействовать с клетками человека, проникая внутрь клетки. Попав внутрь, они проливают свой полезный груз липополисахаридов (ЛПС).
ЛПС — это мощные молекулы, которые вызывают тревогу всякий раз, когда с ними сталкивается иммунная система. Когда клетка понимает, что внутри нее есть ЛПС, она думает, что бактерия вышла за пределы ее защиты, и совершает самоубийство, выплескивая свои воспалительные цитокины и предупреждая иммунную систему.
Все это имеет смысл, кроме тех случаев, когда вы думаете об этом с точки зрения бактерий. Бактерии не хотят убивать своего хозяина; возможно, они хотят выжить и размножиться. Так почему же они рассылают маленькие почтовые бомбы, которые разрушают клетки хозяина?Сиваприя Кайласан Ванаджа, доцент кафедры иммунологии и ведущий автор статьи, говорит, что цель пузырьков на самом деле не в том, чтобы убивать клетки — это может быть просто побочным эффектом.
Везикулы — это инструменты, с помощью которых клетки, в том числе клетки человека, общаются друг с другом. Бактерии используют их таким же образом, чтобы общаться с соседними бактериальными и человеческими клетками и влиять на их функции.
Например, везикулы, секретируемые бактериями, могут модифицировать близлежащие клетки таким образом, чтобы способствовать размножению бактерий. Везикулы также могут выполнять другие задачи. Например, везикулы действуют как губка, поглощая молекулы, токсичные для бактерий, такие как антибиотики.
«Бактерии увеличивают производство [пузырьков, заполненных ЛПС], когда они находятся во враждебной среде. В некотором смысле смерть клеток-хозяев является лишь побочным ущербом», — говорит Ратинам.
Но это часто создает порочный круг для больных сепсисом. Чем более враждебным становится микросреда, тем больше пузырьков продуцируют бактерии. Чем больше везикул продуцируют бактерии, тем больше самоубийств клеток и, следовательно, больше воспалений и лихорадки.Но везикулы также могут оказаться инструментом для исследователей и врачей.
Возможно, удастся подавить взаимодействие пузырьков с телом, например, остановив беглую септическую реакцию. Или как часть вакцины, пузырьки могут быть хорошими.
Правильное количество везикул, заполненных ЛПС, может вызвать небольшое воспаление, привлекая иммунные клетки и повышая эффективность вакцины. С другой стороны, обнаружение ЛПС внутри клеток может быть опасным, увеличивая токсичность вакцины.
В этом случае исследователи могут разработать стратегию, чтобы избежать этого.Исследование «открывает совершенно новый путь к пониманию этого. Только грамотрицательные бактерии могут активировать этот путь — это, безусловно, проливает свет на один из способов возникновения сепсиса», — говорит Кейт Фицджеральд, профессор медицины и директор Программы естественных наук.
Иммунитет в медицинской школе Массачусетского университета. Фитцджеральд говорит, что работа Ратинама может привести к новым целевым методам лечения.Следующим шагом для группы Ратинама является выяснение того, что такое везикулы, которые позволяют им так легко проникать в клетки и получать внутриклеточный доступ.
Как только они это сделают, они смогут выяснить, есть ли какие-либо молекулы-хозяева, которые активируют этот процесс, и это даст ключи к терапевтическим методам лечения, — говорит Ратинам.