В новом исследовании ученые обнаружили, что несколько бактерий, ответственных за опасные для жизни инфекции кровотока, попадают в нашу кровь, потому что их привлекает жидкость или сыворотка, находящаяся в ней. Скорее всего, это связано с тем, что в крови человека содержится молекула — аминокислота L-серин, — которую бактерии могут использовать в качестве пищи. Ученые, стоящие за исследованием, назвали это явление «бактериальным вампиризмом».
Ученые сосредоточились на трех видах бактерий, обычно встречающихся в кишечнике человека и принадлежащих к семейству Enterobacteriaceae: Salmonella enterica, Escherichia coli и Citrobacter koseri. Они обнаружили, что все три вида проявляют вампироподобные черты при воздействии сыворотки, взятой у людей.
Уже было известно, что L-серин привлекает бактерии; однако новые результаты показывают, как эта реакция может помочь болезнетворным бактериям проникнуть в нашу кровь.
Члены семейства Enterobacteriaceae обычно вызывают инфекции кровотока, которые могут привести к сепсису или заражению крови. Кровь обычно стерильна, то есть не содержит бактерий и других потенциальных патогенов, поэтому попадание бактерий в кровь может стать большой проблемой.
Поскольку многие из этих бактерий Enterobacteriaceae живут в кишечнике, люди с заболеваниями, которые ослабляют их кишечную иммунную защиту, такими как воспалительные заболевания кишечника (ВЗК), подвергаются особенно высокому риску развития инфекций кровотока.
Однако до сих пор ученые не понимали, почему эти бактерии привлекают человеческую кровь. Таким образом, раскрытие их склонностей к Дракуле может привести к созданию новых методов лечения смертельных инфекций кровотока, говорят авторы нового исследования, которое было опубликовано в журнале eLife.
«Узнав, как эти бактерии способны обнаруживать источники крови, в будущем мы сможем разработать новые лекарства, которые блокируют эту способность», — заявила Сиена Гленн, ведущий автор исследования и аспирант Университета штата Вашингтон. Короче говоря, эти лекарства могут быть для бактериальных вампиров тем же, чем чеснок и распятия для вымышленных вампиров.
«Эти лекарства могут улучшить жизнь и здоровье людей с ВЗК, которые подвергаются высокому риску инфекций кровотока», — сказал Гленн.
В своем исследовании Гленн и его коллеги выращивали S. enterica, E. coli и C. koseri в чашках Петри. Затем они поместили в эти чашки человеческую сыворотку, моделируя, как эти бактерии могут подвергаться воздействию человеческой крови, например, во время кишечного кровотечения.
Бактерии немедленно отреагировали на сыворотку, подплывая к ее источнику менее чем за минуту. Используя микроскоп высокого разрешения, команда также обнаружила, что бактерии сальмонеллы обладают белком, который взаимодействует с L-серином в сыворотке.
Этот белок, рецептор под названием Tsr, обнаружен во всем семействе Enterobacteriaceae, что позволяет предположить, что L-серин является ключевым химическим веществом в крови, которое ощущают эти бактерии.
«Это исследование интересно тем, что оно твердо установило, что бактерии привлекаются к человеческой сыворотке, скорее всего, из-за их притяжения к молекуле L-серина, которая довольно распространена в сыворотке», — говорит Навиш Вадхва из Университета штата Аризона.
«Хотя влечение бактерий к L-серину известно, по крайней мере, с 70-х годов, это исследование рассматривает его в контексте взаимодействия между хозяином и бактериями», — говорит Вадхва. Оно показывает, как эта сенсорная способность может привлекать бактерии к человеческой крови.
В дальнейшем было бы полезно посмотреть, могут ли и каким образом другие вещества в крови, такие как сахара и небольшие молекулы, привлекать бактерии в сыворотку человека, сказал он. Это может указывать на дополнительные способы предотвращения проникновения кровососов в наши вены.