Pseudomonas aeruginosa недавно была классифицирована Всемирной организацией здравоохранения как один из приоритетных патогенов, на которые будут нацелены новые методы лечения. Эта опасная бактерия ответственна за различные типы потенциально смертельных острых или хронических инфекций. Пациенты, страдающие от тяжелых ожогов, составляют группу высокого риска, поскольку этот агент развивается в ранах и адаптируется к окружающей среде, чтобы размножаться и колонизировать хозяина, что может вызвать сепсис.
Этот микроорганизм, широко распространенный в окружающей среде, использует ослабление хозяина для создания различных механизмов, которые способствуют его размножению. «Мы хотели знать, какое оружие производило и использовало P. aeruginosa и когда во время инфекции. Поэтому мы идентифицировали гены, которые экспрессировались бактериями, которые вступали в контакт с экссудатами пациентов и развивались в них », — объясняет Карл Перрон, директор лаборатории бактериологии кафедры ботаники и биологии растений факультета наук UNIGE. Анализ экспрессии около 6000 бактериальных генов был совмещен с анализом соединений, используемых P. aeruginosa в сотрудничестве с исследователями из Университетской больницы Лозанны (CHUV) и Университетской больницы Берна.
Выявлен возбудитель
«Бактерия очень быстро сверхэкспрессирует все гены, кодирующие белки, которые позволяют захватывать железо хозяина, потому что это необходимо для ее роста и распространения», — объясняет Мануэль Гонсалес, член женевской команды и первый автор статьи.
К ним относятся как сидерофоры, молекулы, связывающиеся с растворимым железом, так и гемофоры, настоящие «молекулярные пылесосы», извлекающие железо, связанное с эритроцитами. В то же время бактерия также производит различные системы для экспорта и импорта этих молекул до и после захвата железа.
Исследователи также обнаружили, что P. aeruginosa в качестве источника питательных веществ использует в основном лактат, липиды и коллаген хозяина. Чтобы получить доступ к этим соединениям, бактерия быстро продуцирует и секретирует специфические ферменты, способные разрушать окружающую ткань.
«Биологи показали, что эти факторы вирулентности образуются в экссудатах, даже если последние содержат относительно небольшие количества P. aeruginosa, что позволяет предположить, что этот патоген быстро становится агрессивным в ожоговых ранах.
Мы также заметили, что он генерирует насосы для удаления молекул, что может позволить ему сопротивляться определенным антибиотикам », — добавляет Карл Перрон.
Внедрение троянского коня в колонию
Эти результаты, которые раскрывают динамику физиологии и метаболизма P. aeruginosa в контексте ожогов, являются решающими элементами для разработки новых терапевтических подходов. "Поскольку доступность железа является ограничивающим фактором для роста бактерий, следует рассмотреть стратегию типа" троянский конь ", которая находится в стадии разработки. Он заключается в связывании определенных антибиотиков с сидерофорами, так что бактерии импортируют их в больших количествах вместе с растворимым железом », — объясняет Мануэль Гонсалес.
Молекулы, ингибирующие специфические факторы вирулентности, также можно вводить на ранней стадии.
Для этого исследования микробиологи использовали метод, альтернативный экспериментам на животных.
Анализ экссудатов, их использование и синтез искусственной среды, имитирующей эту конкретную среду, принесли Карлу Перрону премию UNIGE 3R 2017 Prize. Правило 3R (сокращение, замена, уточнение) зарекомендовало себя на международном уровне как основа этического подхода, применяемого к экспериментам на животных, и активно продвигается UNIGE.
Он направлен на сокращение количества используемых животных, уточнение экспериментальных условий для улучшения благополучия животных и замену животных моделей другими экспериментальными методами, когда это возможно.