Подобно инфраструктуре многоквартирного дома, волокнистый белок, известный как амилоид курли, вырабатываемый бактериями, обеспечивает поддерживающую основу для биопленок – толстых внеклеточных веществ, производимых бактериями, которые позволяют множеству бактериальных клеток собираться, выживать и процветать вместе. Амилоид курли, однако, также является ключевым фактором диарейных заболеваний, вызванных бактериальной инфекцией, и его вредное воздействие может распространяться далеко за пределы желудочно-кишечного тракта.
В частности, инфекции, вызванные бактериями Salmonella, которые продуцируют амилоид курли, вызывают коварное болезненное воспалительное состояние, известное как реактивный артрит (ReA), которым страдает около пяти процентов людей, инфицированных бактериями, вызывающими желудочно-кишечные заболевания. Не существует лечения ReA, и очень мало известно о том, как и почему он развивается.
В новой работе исследователи из Медицинской школы Льюиса Каца при Университете Темпл (LKSOM) показывают, что у мышей, инфицированных Salmonella enterica Typhimurium – частой причиной диарейных заболеваний пищевого происхождения, – curli провоцирует образование аутоантител и воспаление суставов. Наиболее разрушительные из этих эффектов были связаны с системным воздействием курлий, что выявило скрытый вред, причиненный бактериальными компонентами, которые выходят из кишечного тракта.
Исследование было опубликовано 9 июля в журнале PLOS Pathogens.
"В частности, мы обнаружили, что, если кудряшки остаются в кишечнике, их негативные воспалительные эффекты ограничиваются," объяснил Кагла Тукель, доктор философии.D., Доцент кафедры микробиологии и иммунологии ЛКСОМ и старший автор нового исследования. "Но у восприимчивых людей, если curli покидает кишечник и попадает в кровоток, возникает аутоиммунная реакция."
Исследование проводилось в сотрудничестве с доктором. Аарон П. Уайт и другие ученые из Международного центра вакцин Организации по вакцинам и инфекционным заболеваниям, Университет Саскачевана, Канада.
Доктор. Тукель и доктор. Лаборатории Уайта разработали модель мыши, в которой животные были перорально инфицированы S дикого типа. Тифимуриум, имитирующий передачу через пищу или воду людям. Инфекционный посевной материал состоял из S. Клетки Typhimurium способны продуцировать curli, хотя в самом посевном материале curli не было, что позволяет исследователям изучить продукцию curli и ее влияние на аутоиммунитет in vivo. Для сравнения, некоторые мыши были инфицированы мутировавшим штаммом S. Тифимуриум, неспособный к образованию курчавых грибов.
В течение недели после заражения S дикого типа. Typhimurium, скопления бактерий были очевидны в слепой и толстой кишке мышей, и бактерии производили завитки. Инфекция полости рта также привела к образованию аутоантител против комплексов curli / ДНК, которые имеют решающее значение для образования биопленок. Производство аутоантител было связано с системным воздействием curli.
Оценка коленных суставов и сыворотки мышей с диким типом S. Typhimurium подтвердил системное присутствие аутоантител, вызванных curli, и воспаление суставов. Кроме того, наблюдались хроническое синовиальное воспаление, влияющее на жидкость, окружающую суставы, и резорбцию костей (разрушение костей), которые являются отличительными признаками ReA.
"Наши результаты показывают, что курли являются основным компонентом сальмонеллы, который вызывает аутоиммунные реакции," Доктор. Тукель сказал. "У мышей эти реакции были вызваны в течение шести недель после заражения, демонстрируя, что экспрессия бактериального компонента в кишечнике может привести к последующим аутоиммунным ответам."
Белок, известный как HLAB27, производство которого связано с определенной генетической вариацией, является фактором риска развития ReA. "Присутствие патогенных курчавок в микробиоте может спровоцировать или усугубить аутоиммунитет у людей с HLAB27," Доктор. Тукель отметил.
Доктор. Тукель и ее команда планируют следующее: определить, применимы ли новые открытия к людям и будут ли белки curli от других патогенных бактерий, таких как E. coli, способны вызывать аналогичные аутоиммунные реакции. Ее группа также изучает, играет ли curli роль в преувеличении других аутоиммунных заболеваний, таких как системная красная волчанка (СКВ), в которой участвуют генетические факторы риска.
Дополнительное направление для доктора. Команда Тукеля обеспокоена подозрением на связь между болезнетворными бактериальными завитушками и амилоидными нарушениями, такими как болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера. "Недавние исследования на мышах с болезнью Паркинсона показали, что курли-амилоид способствует нейродегенерации," Доктор. Тукель сказал. "Способность кишечных бактериальных курлий покидать кишечник и достигать системного кровообращения вызывает вопросы о потенциальной роли в нейродегенеративных процессах."