Подробности об этом открытии сообщаются в декабре. 16 в продвинутом онлайн-издании журнала Nature. Исследование было результатом сотрудничества Вашингтонского университета и Сиэтлского биомедицинского исследовательского института.
Доктор. Лалита Рамакришан, изучающая, как туберкулез ускользает от иммунной системы организма и манипулирует защитными механизмами организма в своих целях, является старшим автором. Она является профессором микробиологии, медицины и иммунологии в Университете штата Вашингтон. Ведущий автор — C.J.
Камбье из отделения иммунологии UW.
Рамакришнан отметил, что недавнее исследование также предлагает объяснение давних наблюдений, согласно которым туберкулезные инфекции начинаются в относительно стерильных нижних отделах легких. Резидентные микробы и вдыхаемые микробы различных видов в верхних дыхательных путях сигнализируют о своем присутствии.
Эти подсказки предупреждают и привлекают множество клеток, борющихся с инфекциями, в верхние дыхательные пути.
Таким образом, присутствие других микробов в верхних дыхательных путях может помочь предотвратить заражение туберкулезом за счет создания враждебной среды.
Их присутствие может объяснить, почему туберкулез является менее заразным заболеванием, чем болезни, вызываемые некоторыми другими респираторными патогенами.
Чтобы вызвать заболевание, бактерии туберкулеза должны проникнуть через эту хорошо патрулируемую территорию и направиться в те части легких, где меньше микробиоцидных клеток.
Почти как злоумышленники, надевающие на лицо чулки, чтобы камеры наблюдения не могли четко фиксировать их особенности, возбудители туберкулеза производят определенные типы жирных веществ или липидов на поверхности своих клеток.
Эти липиды, сокращенно PDIM, уже известны как связанные с бактериальной вирулентностью.
Исследователи показали, что липиды PDIM действуют, маскируя основные молекулярные структуры, которые раскрывают их опасную природу для макрофагов, что является первой линией защиты клеток, борющихся с инфекциями.
В то же время связанный липид, называемый PGL, на поверхности клетки бактерии способствует привлечению клеток, описываемых как разрешающие макрофаги. Эти очищающие клетки поглощают, но не убивают возбудителей туберкулеза.
Вместо этого они переносят их через слизистую оболочку легких, глубоко в ткань легких, где бактерии могут вызвать инфекцию.
По словам исследователей, участвовавших в этом исследовании, эти механизмы, по-видимому, позволяют некоторым возбудителям туберкулеза избегать обнаружения рецепторами распознавания образов, которые позволяют некоторым борющимся с инфекциями клеткам обнаруживать множество различных болезнетворных микробов с помощью связанных с патогенами молекулярных структур на своих участках или рядом с ними. поверхность клетки.
Как и большинство других бактерий, возбудители туберкулеза обладают многими из этих характерных молекулярных структур, которые должны активировать иммунный ответ. Однако возбудители туберкулеза разработали механизмы, позволяющие обойти срабатывание сигнализации, в данном случае путем физического маскирования иначе обнаруживаемого паттерна. Это сокрытие позволяет им изначально инфицировать дыхательные пути, избегая популяций клеток, борющихся с инфекцией, которые вредны для их выживания, отметили исследователи.
Затем возбудители туберкулеза используют другую липидную молекулу, PGL, чтобы кооптировать химический путь хозяина, который запускает набор разрешающих макрофагов.
Настоящее исследование расширяет более раннюю работу в Рамакришане и совместных лабораториях, которые помогли описать стратегии, с помощью которых патогены туберкулеза манипулируют проводящими путями хозяина для своих собственных целей после того, как они попадают в определенные клетки-хозяева.
К ним относятся секреция белков, которые помогают расширить нишу для туберкулеза, привлекая макрофаги к ранним бугоркам легких, характерным для этого заболевания. Настоящее исследование описывает более ранние стадии инфекции, когда патогены впервые контактируют со своим потенциальным хозяином на поверхности слизистой оболочки легкого.
«Настоящее исследование предлагает способ, которым патогены ТБ манипулируют набором первых отвечающих макрофагов, чтобы получить доступ к своей предпочтительной нише», — отметили исследователи.
«В постановке используются два связанных липида туберкулезных клеток, которые действуют согласованно, чтобы избежать одного пути хозяина и индуцировать другой», — написали они. Полученные данные связывают ранее известный, абсолютно важный фактор вирулентности на поверхности клеток туберкулеза, PDIM, с уклонением от обнаружения иммунных клеток. Они также могут объяснить, почему определенная система распознавания молекулярных патогенов незаменима для защиты от туберкулеза.
С другой стороны, PGL не требуется на поверхности туберкулезных клеток, чтобы они могли инфицировать организм.
Рамакришнан отметил, что во всем мире многие образцы туберкулеза, взятые у инфицированных пациентов, не имеют PGL. «Однако, — отметили она и ее исследовательская группа, — важность PGL в опосредовании вирулентности или передачи туберкулеза подчеркивается его присутствием во многих штаммах туберкулеза W-Beijing, которые начинают быстро появляться в образцах большего числа пациентов, и которые преобладали во вспышках в Северной Америке.
Рамакришнан объясняет, что их результаты показывают, как PGL может играть важную роль в повышении заразности туберкулеза.
«Присутствие PGL в наследственных штаммах туберкулеза предполагает, что он играет важную роль в эволюции инфекционности туберкулеза», — отметили исследователи. "Туберкулез — это древнее заболевание, и повышенная инфекционность, обеспечиваемая PGL, могла быть существенной на протяжении большей части его истории, прежде чем скопление людей с его возросшими возможностями передачи сделало его незаменимым."
Результаты исследования и предыдущая работа по туберкулезу также могут объяснить, почему более мелкие капли туберкулеза более заразны, чем более крупные.
Только более мелкие капли могут попасть в нижние дыхательные пути. С другой стороны, все, что нужно, — это 3 или меньше микобактерий ТБ со способностью продуцировать PGL, чтобы проникнуть в нижние легкие и вызвать инфекцию.