Хлорноватистая кислота привлекает Helicobacter pylori в зону воспаления

Исследователи из Университета Орегона (University of Oregon) обнаружили молекулярный механизм, с помощью которого патогенный микроорганизм Helicobacter pylori в желудке человека привлекает хлорноватистую кислоту или HOCI. В исследовании обнаружено, что H. Pylori использует белок TlpD для привлечения HOCI, и что бактерии Salmonella enterica и Escherichia coli могут использовать TlpD-подобные белки для обнаружения HOCI в окружающей среде. Исследователи предполагают, что H. Pylori использует белок TlpD для определения участков воспаления тканей, которые могут помочь бактериям колонизировать желудок и, возможно, обнаружить поврежденные ткани и питательные вещества. Результаты исследования опубликованы в научном журнале PLOS Biology. 

Актуальность проблемы

Исследователи утверждают, что урон для здоровья, который вызывает H. pylori, особенно ощутим, поскольку она поражает около половины мирового населения,  а в некоторых развивающихся регионах урон от H. pylori составляет почти 100%. H. pylori поселяется в желудочных железах, которые, как считается, защищают ее от агрессивной среды желудка. H. pylori вызывает хроническое воспаление и язвенную болезнь желудка. Это основной фактор риска развития рака желудка, одной из самых распространенных форм рака во всем мире.

«Часть обоснования для изучения этого конкретного белка заключается в том, что навигационная система, которую имеет Helicobacter pylori, действительно важна для бактерий, чтобы они могли заражать и вызывать заболевания», — объясняет автор исследования Арден Перкинс (Arden Perkins), научный сотрудник Университета Орегон. «Если мы узнаем, какова функция этого белка, существует вероятность, что мы сможем нарушить его функцию с помощью нового препарата».

H. Pylori, как и большинство бактерий, использует специальные белки для обнаружения химических веществ в окружающей среде. Процесс, известный как хемотаксис, позволяет H. pylori регулировать жгутики, чтобы плыть в направлении химических веществ или от соединений, с которыми они сталкиваются.

Материалы и методы обследования

Исследовательская группа решила определить, как бактерии реагируют на присутствие HOCI, которая вырабатывается лейкоцитами в организме и является ключевым фактором иммунного ответа на присутствие бактерий.

«Важно, чтобы мы понимали белковый механизм хемотаксиса к HOCI», — объясняет Арден Перкинс. «Оказывается, что этот механизм является эксклюзивным для Helicobacter pylori, и он позволяет нам понять другие бактерии, которые имеют похожие белки».

Чтобы понять основную функцию нехарактерного белка, Перкинс выделил белок TlpD и 2 других белка, участвующих в передаче молекулярного сигнала жгутикам.

«Изоляция компонентов молекулярной сигнальной системы дала нам более четкое понимание того, что происходит», — объясняет Арден Перкинс.

Предыдущие исследования показали, что активные формы кислорода могут быть соединениями, которые распознаются белком TlpD, поэтому Перкинс проверил различные соединения, включая перекись водорода, супероксид и HOCI. 

Результаты научной работы

Результаты исследования показали, что TlpD генерирует сигнал аттрактанта при воздействии HOCI. Хотя казалось невероятным, чтобы H. pylori притягивались к вредному химическому веществу, дальнейшие исследования с использованием живых бактерий подтвердили, что H. pylori не повреждаются и не привлекаются к источникам HOCI в больших концентрациях. Обычно HOCI, образующаяся во время воспаления, эффективно убивает бактерии. Но HOCI не действует на H. pylori. Исследовательская группа полагает, что H. pylori может быть привлечен к HOCI как средство локализации и сохранения внутри желудочных желез, которые полны лейкоцитов, но служат важнейшими резервуарами для бактерий. Удивительно, но исследователи обнаружили, что токсическое соединение, вырабатываемое лейкоцитами, может быть интерпретировано как сигнал притяжения бактерий. Исследователи обнаружили, что TlpD-подобные белки Salmonella enterica и Escherichia coli также способны обнаруживать HOCI, указывая на то, что восприятие HOCI может быть ранее не распознанным явлением, которое выполняют многие виды бактерий.

Выводы

Исследование в конечном итоге может привести к появлению новых методов лечения, способных нарушить способность вредных бактерий ощущать окружающую среду и повлиять на снижение устойчивости к антибиотикам.

Авторы другого исследования утверждают, что машинное обучение поможет в поисках антибиотика для лечения инфекций H. pylori.