Ахиллесова пята стафилококка может зависеть от его выбора пищи

Staphylococcus aureus (он же стафилококк) — один из наиболее изученных человеческих патогенов. К сожалению, эти знания не сделали лечение стафилококковых инфекций более простым, особенно в легких.

Бактерии стафилококка известны своей способностью обходить иммунный ответ хозяина и не поддаваться воздействию даже самых мощных антибиотиков, что часто приводит к пневмонии.

«Мы знаем, как стафилококк атакует клетки легких и что делает эти бактерии особенно опасными. Но большинство лекарств или вакцин, нацеленных на эти механизмы, не работают», — говорит Элис Принс, врач и ученый, изучающая стафилококк и другие патогены дыхательных путей в Колледже врачей и хирургов имени Вагелоса при Колумбийском университете.

Новое исследование Принса, возможно, наконец раскрыло ахиллесову пяту этого патогена: его выбор пищи. Результаты опубликованы в журнале Природа Микробиология.

Теряю вкус к сахару

Излюбленная пища стафилококка — сахар в форме глюкозы. Однако этот источник энергии не так легкодоступен в легких, особенно после того, как иммунные клетки устремляются на борьбу с инфекцией и поглощают большую часть запаса.

В ответ на это стафилококки начинают питаться аминокислотой пролином, которая в изобилии содержится в инфицированных легких. До сих пор не было известно, как стафилококки совершают этот изящный кулинарный переход.

Чтобы узнать больше, Принс и ее команда проанализировали генетические и метаболические изменения стафилококка, выделенного у пациентов с муковисцидозом на разных стадиях инфекции. (Люди с муковисцидозом особенно уязвимы к стафилококку, поэтому у них регулярно берут образцы легких, что дает исследователям богатый материал для изучения.)

Под руководством Андреакаролы Урсо, доктора философии, недавнего выпускника программы по молекулярной фармакологии и терапии, исследователи обнаружили, что когда уровень глюкозы в клетках стафилококка падает, они запускают механизм, называемый репрессией катаболита углерода (CCR), который ограничивает организмы потреблением одного типа углерода за раз, например, глюкозы.

«Но CCR также может перепрограммировать бактерии на потребление другого источника энергии, если это необходимо», — говорит Принс. «В этом случае CCR заставляет стафилококк использовать доступность пролина».

Голодающий стафилококк

Как только стафилококк переключается на пролин, его запасы пищи фактически бесконечны. Инфекция стимулирует легкие к выработке коллагена для восстановления легочной ткани, поврежденной бактериями. Ключевым компонентом коллагена является пролин.

«Легкие усиливают синтез пролина и обеспечивают питание, необходимое золотистому стафилококку для размножения и покрытия дыхательных путей», — говорит Принс.

Исследователи обнаружили, что препарат, останавливающий выработку коллагена, может замедлить рост бактерий у мышей, инфицированных стафилококком, но этот подход непрактичен для людей. «Вам нужен коллаген, чтобы восстановить дыхательные пути», — говорит Принс.

Вместо этого Принс считает, что вмешательство в CCR для предотвращения потребления стафилококком пролина может предотвратить хронические инфекции, хотя таких лекарств в настоящее время не существует. «Вмешательство в CCR не остановит начальную стадию стафилококковой инфекции, но может помешать этим организмам формировать устойчивые колонии, где они могут скрываться от антибиотиков и нашей иммунной системы», — говорит она.

Та же стратегия может применяться и к другим бактериям, использующим CCR, включая Pseudomonas aeruginosa — еще один распространенный источник устойчивых к антибиотикам инфекций легких.