Часть опасности грамотрицательных бактерий заключается в определенных болезнетворных компонентах внешней стенки бактерий. Наиболее значимым, по мнению исследователей, является липополисахарид (ЛПС). При бактериальных инфекциях фрагменты LPS из поврежденных частей бактериальных стенок выделяются локально, вызывая иммунный ответ.
Когда они вступают в контакт со специализированными рецепторами TLR4 на поверхности «дозорных» иммунных клеток, высвобождаются химические вещества, которые привлекают другие иммунные клетки, вызывая отек, повреждение тканей и, в конечном итоге, лизис и удаление бактерий.
Но наша иммунная система не может достаточно быстро реагировать на присутствие ЛПС, и быстрые реакции на эту молекулу, такие как острая боль, воспаление и низкое кровяное давление, до сих пор оставались необъясненными.
Зубная боль
Исследование, опубликованное в выпуске журнала Nature Communications от 20 января, раскрывает на молекулярном уровне, как ЛПС вызывает эти симптомы. Исследователи обнаружили, что LPS вставляется в мембрану, окружающую сенсорные нервные окончания, вызывая механическую деформацию, которая затем воспринимается белками TRPA1.
Это приводит к активации TRPA1 в течение нескольких секунд, притоку положительно заряженных ионов в нервы и возникновению электрических сигналов, которые наша центральная нервная система интерпретирует как боль.
Кроме того, приток ионов кальция через TRPA1 вызывает высвобождение факторов, вызывающих расширение кровеносных сосудов и воспаление тканей.
Исследование является кульминацией пятилетнего исследования, проведенного ведущим автором Виктором М. Meseguer (Калифорнийский университет в Беркли), начавшаяся в кабинете стоматолога. На вопрос о причине зубной боли ему сказали, что это бактериальная инфекция, но лежащие в основе молекулярные механизмы еще не известны. Сегодня он и его соавторы могут показать, что его зубная боль была вызвана бактериальным LPS, нацеленным на TRPA1.
Белки TRPA1 уже известны как детектор множества вредных соединений, содержащихся в дыме, горчице, васаби и табаке. Теперь мы можем добавить бактериальный ЛПС в этот список, говорят исследователи.
«Идентификация TRPA1 как молекулярной детерминанты прямого воздействия LPS на нейроны, чувствительные к боли, предлагает новое понимание патогенеза боли и нервно-сосудистых реакций во время бактериальных инфекций и открывает новые возможности для их лечения», – сказал старший автор Карел Талавера.