Бактериальный менингит является разрушительным инфекционным заболеванием, поскольку даже после излечения большинство выживших живут с постоянными неврологическими расстройствами, такими как двигательные нарушения, задержка когнитивных функций, потеря слуха и зрения, судороги и психические изменения вследствие повреждения нейронов, вызванного инфекцией. Исследователи из Каролинского института (Karolinska Institutet) теперь раскрыли новое понимание механизмов бактериальной инвазии в мозг и повреждения нейронов во время бактериального менингита.
Бактерия Streptococcus pneumoniae является основной причиной менингита во всем мире. Streptococcus pneumoniae производит и выделяет пневмолизин (PLY), который является одним из основных видов оружия, используемого бактериями для повреждения клеток.
Одна единственная аминокислотная замена в пневмолизине
«Мы обнаружили, что Streptococcus pneumoniae, выделенный от пациентов с менингитом, высвобождает вариант PLY, который отличается только одной аминокислотой по сравнению с эталонным лабораторным штаммом Streptococcus pneumoniae D39 NCBI PLY. Эта замена одной аминокислоты значительно увеличивает способность PLY повреждать нейроны», — комментирует автор исследования Симона Серра (Simona Serra).
«Мы проливаем свет на то, как одна-единственная аминокислотная замена может существенно повлиять на токсическую силу PLY», — добавляет соавтор исследования Федерико Иовино.
Это исследование было опубликовано в научном журнале iScience.
Характер инвазии в мозг Streptococcus pneumoniae
В отдельном исследовании ученые выполнили 3D-визуализацию всего мозга, чтобы определить характер инвазии мозга, передающейся через кровь Streptococcus pneumoniae.
«Мы наблюдали, что пневмококковая инфекция одинаково поражает все области головного мозга в экспериментальной модели менингита in vivo и, более того, во время патогенеза менингита сильно влияет на нейрогенез», — комментирует Кристин Фармен (Kristine Farmen).
Это исследование было проведено в сотрудничестве с доктором Катрин Веллфелт (Katrin Wellfelt) и профессором Ларсом Олсоном (Lars Olson), работающими в одном отделении. Статья опубликована в научном журнале Neurobiology of Disease.
«Результаты исследования подтверждают реальный сценарий развития менингита в обществе; на самом деле, разные области мозга, в равной степени пораженные бактериальной инвазией, контролируют разные функции организма, и это соответствует невероятному разнообразию неврологических последствий, с которыми сталкиваются выжившие после менингита», — объясняет Иовино, автор и главный исследователь.
Ежегодно в мире регистрируется около 2,5 миллионов случаев бактериального менингита, большинство из которых вызваны Streptococcus pneumoniae. Поэтому вполне правдоподобно предположить, что новые варианты PLY с разными цитотоксическими способностями по отношению к нейронам еще предстоит открыть.
Открытие того, что Streptococcus pneumoniae может проникать во все области мозга является фундаментальным знанием, которое подчеркивает необходимость поиска новых терапевтических подходов для защиты нейронов во всех областях мозга от взаимодействия бактерий и воздействия PLY.
«PLY, с его невероятными способностями повреждать нейроны и нарушать активность нервных клеток, играет важную роль в развитии неврологических нарушений, с которыми сталкиваются до 70 процентов выживших после менингита. Наша цель — понять бактериальные взаимодействия с клетками головного мозга, чтобы разработать новые подходы к лечению менингита и блокировать такие взаимодействия и защищать мозг от бактериальных инфекций», — заключает Иовино.
Литература:
Simona Serra et al, The single D380 amino acid substitution increases pneumolysin cytotoxicity toward neuronal cells, iScience (2024). DOI: 10.1016/j.isci.2024.109583
Невролог, мануальный терапевт, рефлексотерапевт АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), редактор и автор статей
Ведёт пациентов неврологического профиля с полным неврологическим осмотром, разработкой плана обследования и схемы лечения пациента (в остром периоде, на этапе реабилитации), динамическое наблюдение.
