Когда эти коварные насекомые не могут получить доступ к этому питательному веществу, они становятся в 1000 раз менее эффективными в борьбе с болезнями, чем когда они полностью питаются.
Исследование предполагает, что блокирование активации одного из пяти генов, транспортирующих питательные вещества к клеткам сальмонеллы, может быть новой стратегией борьбы с инфекцией.
«По какой-то причине сальмонелле действительно нужно это питательное вещество, и если он не может получить это, значит, он в очень плохой форме», – сказал Брайан Ахмер, доцент кафедры микробных инфекций и иммунитета в Университете штата Огайо и ведущий автор исследования. «Если бы вы могли заблокировать сальмонеллу от получения этого питательного вещества, вы бы действительно остановили сальмонеллу.”
Исследование опубликовано в журнале PLOS Pathogens.
Как правило, по данным Центров по контролю и профилактике заболеваний, большинство из 42000 американцев, которые ежегодно сообщают об инфекции сальмонеллы, избавляются от симптомов гастроэнтерита в виде диареи, лихорадки, спазмов желудка и рвоты в течение четырех-семи дней. Антибиотики не рекомендуются для лечения большинства инфекций, потому что они убивают полезные кишечные бактерии вместе с сальмонеллой.
Питательное вещество, необходимое сальмонелле, состоит из слипшихся вместе сахара и аминокислоты и называется фруктозо-аспарагином. Само по себе его определение также необычно: «Никогда не обнаруживалось, что он является питательным веществом для какого-либо организма», – сказал Ахмер.
Ахмер и его коллеги обнаружили этот важный источник пищи, сначала определив гены, которые необходимы сальмонелле, чтобы оставаться в живых во время активной фазы гастроэнтерита, когда воспаленный кишечник вызывает симптомы инфекции.
Используя метод генетического скрининга, исследователи обнаружили кластер из пяти генов, которые необходимо было экспрессировать, чтобы сальмонелла не потеряла свою пригодность во время гастроэнтерита.
Затем они определили, что эти жизненно важные гены работают вместе, чтобы транспортировать питательное вещество в бактериальную клетку и измельчать питательное вещество, чтобы его можно было использовать в качестве пищи.
В исследовании говорится о пригодности патогена, потому что это всеобъемлющее слово для обозначения выживания, роста и способности сальмонеллы наносить ущерб.
По словам Ахмера, определение питательного вещества, на которое действуют гены, было немного сложным и требовало некоторых предположений.
Команда поняла, что обнаруженные ими гены сальмонеллы похожи на гены других бактерий с аналогичной функцией – транспортировка питательного фруктозного лизина в E. кишечная палочка. Но, увидев разницу между генами, исследователи, с некоторой удачей, остановились на фруктозе-аспарагине.
Исследователи провели многочисленные эксперименты на клеточных культурах и на мышах, чтобы увидеть, что происходит с сальмонеллой в воспаленном кишечнике, когда эти гены мутировали. В разных условиях приспособленность сальмонеллы упала в 100–10 000 раз, если у нее не было доступа к фруктозе-аспарагину, даже если были доступны все другие ее источники пищи.
«Это был один из больших сюрпризов: есть только один источник питательных веществ, который так важен для сальмонеллы. Для большинства бактерий, если мы избавимся от одной системы усвоения питательных веществ, они продолжат расти на других питательных веществах », – сказал Ахмер. «В кишечнике сальмонелла может получать сотни различных питательных веществ. Но без фруктозы-аспарагина он действительно непригоден.”
Из-за этого единственного источника выживания гены, необходимые для усвоения этого питательного вещества, могут быть эффективными мишенями для лекарств.
«Никто никогда не рассматривал переносчиков питательных веществ как мишени для лекарств, потому что предполагается, что переносчиков будет еще на сотни, так что это бессмысленное занятие», – сказал Ахмер.
Этот вид лекарств также является многообещающим, поскольку он воздействует только на сальмонеллу и не затрагивает триллионы других микробов в кишечнике.
Ахмер и его коллеги продолжают эту работу, чтобы ответить на оставшиеся вопросы, включая временной интервал, в течение которого доступ к питательным веществам является наиболее важным для выживания сальмонеллы, а также определение продуктов питания человека, содержащих высокие концентрации фруктозы-аспарагина.