Механизми на инфекција на Јерсинија - MedMix
Истражувачите на ХЗИ покажуваат како цревните бактерии ве заболуваат со дешифрирање на механизмите за инфекција на Јерсинија и имуните одговори на домаќинот.
Гастроинтестиналните инфекции се меѓу најчестите болести ширум светот. Тие се активираат, на пример, од бактериски патогени како што е Јерсинија. Овие цревни бактерии се именувани по Швајцарецот Александре Јерсин, кој го предизвика страшниот патоген чума Јерсинија пестис откриени. Скоро секој се инфицира со Јерсинија во текот на својот живот. Тие можат да предизвикаат тешки цревни инфекции со воспаление на лимфните јазли околу цревата и акутна болка во стомакот. Бактериите на столицата во форма на прачка се јавуваат кај бројни цицачи и главно се пренесуваат од животни на луѓе преку контаминирана храна.
Со цел да ги колонизирате цревата, мора Јерсинија-Бактериите најпрво се врзуваат за површината на цревната лигавица. Тие минуваат низ ова за да навлезат во подлабоките ткива и да дојдат до органите. „Механизмите со кои се разликуваат Јерсинија-Бактериите кои ги инфицираат клетките домаќини и го контролираат нивното ширење во домаќинот се многу слични. Затоа, во лабораторијата испитуваме помалку опасен роднина од семејството Јерсинија: модерниот организам Јерсинија псевдотуберкулоза. Патогенот има многу заедничко со патогенот за чума Јерсинија пестис", Вели научникот од HZI, проф. Петра Дерш, раководител на одделот" Биологија на молекуларна инфекција ". Сепак, не е доволно да се колонизира ткивото на домаќинот; бактериите исто така мора да победат во борбата против имунолошкиот систем на домаќинот. „Досега, ваквите студии беа извршени само ин витро, т.е. во клеточна култура во лабораториски услови. Може да се имитира околината домаќин (повисока температура, повеќе хранливи материи), но не и влијанието на имунолошкиот систем “, вели Дерш.
За подобро разбирање како работи инфекцијата со Јерсинија, научниците треба да ги разгледаат регулаторните механизми што се активираат кога патогенот влијае на жив домаќин. За таа цел, Дерш и нејзиниот тим се обидоа да користат најсовремени методи на секвенционирање и обемни биоинформативни анализи на инфицирани глувци за да ги објаснат стратегиите и механизмите што ги користи патогенот Јерсинија го инфицира својот домаќин и како имунолошкиот систем реагира на него. Дерш: „Нашата анализа на илјадници гени на ниво на транскриптом црта точна мапа на тешка битка за време на инфекција од патогенот и последователна имунолошка одбрана на глувчето“.
За студијата, беше испитано лимфното ткиво од глувци заразени со Јерсинија, кое е тесно поврзано со цревата. Инфекцијата што прво влијае на лимфните јазли е типична за Јерсинија. „Можевме да докажеме дека домаќинот реагира на раната инфекција со Јерсинија со масовна имиграција на одбранбени клетки, т.н. неутрофили“, објаснува Дерш. Покрај тоа, домаќинот се обидува да спречи ширење на инвазивниот микроб во ткивото со производство на одредени фактори на коагулација и да го имобилизира. „Факторите на коагулација му овозможуваат на заразениот домаќин да формира мрежа на фибрински влакна околу патогенот, т.н.„ тромб “или тромб. Оваа структура е исто така многу важна за имунолошкиот систем, кој ги препознава овие клеточни купчиња како туѓи и може да ги елиминира “.
Во студијата, научниците исто така беа во можност да покажат дека малите регулаторни РНК молекули играат важна улога во инфекцијата. Ова е важна стратегија на бактериите бидејќи им овозможува да прилагодат одредени метаболички процеси со цел брзо развивање на нови извори на храна - еволутивна адаптација на бактериите кон домаќинот, така да се каже. Бидејќи тие се натпреваруваат со домаќинот за одредени метални јони како железо, манган или цинк. И бактериите и клетките домаќини имаат специјални молекули на врзување на железо со кои меѓусебно го отстрануваат железото и со тоа си обезбедуваат сопствен опстанок. „И покрај силниот имунолошки одговор, домаќинот не може на крајот да победи во борбата против бактериската инфекција“, вели Петра Дерш. „Бактериите инјектираат силни отрови во клетките домаќини, т.н. ефектори, кои ги убиваат клетките.
Во понатамошен експеримент, истражувачите на ХЗИ, заедно со колегите од Техничкиот универзитет во Брауншвајг од Центарот за системи за биологија во Брауншвајг (БРИКС), Универзитетот во Саарбрикен и Техничкиот универзитет во Минхен, исто така, ја испитале инфекцијата со Јерсинија директно на ниво на одделни бактериски клетки. Овој пристап кон биологијата на системите, исто така, покажа дека цревните бактерии се многу способни да се прилагодат на околината во лимфното ткиво на домаќинот. „Поради сложената генетска интерконекција, некои Јерсинија-Клетки одредени гени на вирулентност спонтано „вклучени“, но не и кај други. Оваа разновидност може да обезбеди опстанок на патогенот кај домаќинот бидејќи, на пример, некои бактерии се подобро прилагодени на новата ситуација во цревата во иднина “, објаснува Арон Нус, научник од тимот на Петра Дерш. „Досега сè уште не успеавме прецизно да го анализираме целосниот степен на разновидност во популациите на патогени - и какви предности има за бактериите. Ако го разбереме ова подобро, би можеле и подобро да се бориме против овие патогени микроорганизми “.
„Новите можности за испитување со најсовремена технологија ни овозможуваат важен увид во дијалогот помеѓу патогенот и домаќинот за време на инфекција во ткивата или, исто така, врз основа на индивидуалната клетка“, вели Петра Дерш. „Во иднина, исто така, ќе можеме да создадеме профили на транскрипција на други патогени микроорганизми со цел да откриеме претходно скриени функции на гени кои се неопходни за преживување кај различни домаќини. Ова исто така ќе ја подобри идентификацијата на потенцијалните почетни точки за лекови “.
Арон М. Нус, Мајкл Бекстет, Марија Пименова, Карина Шмул, Вибке Опиц, Фабио Писано, Ен Катрин Херовен и Петра Дерш: Двојно РНК-ткиво на ткиво: брз пат за откривање на специфични функции на инфекција и риборегулатори кои ги обликуваат транскриптомите на домаќинот-патоген. PNAS, 2017 година, 17 јануари; 114 (3), дои: 10.1073/pnas.1613405114.