Кристоф Хаук из Университета Констанца, Германия, и его коллеги недавно показали, что один тип бактерий, Neisseria gonorrhoeae, колонизирующий урогенитальный тракт, способен подавлять отшелушивание. При этом бактерии используют белки, называемые Opa, для связывания с членами семейства белков-хозяев CEACAM (для молекул клеточной адгезии, связанных с CEA), которые экспрессируются на клетках слизистой оболочки. Это связывание каким-то образом делает человеческие клетки на поверхностном слое слизистой оболочки более липкими и с меньшей вероятностью отделяются от нижележащих слоев.
Большинство взаимодействий патоген-хозяин довольно сложны и включают несколько бактериальных белков – часто называемых «факторами вирулентности», потому что они позволяют микробам вызывать заболевание. В этом исследовании исследователи изучили, является ли использование CEACAM не только необходимым, но и достаточным для подавления отшелушивания, или необходимы ли другие факторы и процессы.
Они начали с генетической инженерии бактерий из обычно безвредного штамма E. coli (у которых нет собственных связывающих белков CEACAM), так что они экспрессируют белки Opa. Они обнаружили, что это единственное изменение позволило модифицированному E. coli не только для связывания белков CEACAM человека, но и для подавления отшелушивания.
Исследователи также работали с клетками тканевых культур, не принадлежащих к семейству CEACAM. Если эти клетки инфицированы опа-содержащими Neisseria или E. coli, они не изменяют своих адгезионных свойств.
Напротив, если ген, экспрессирующий CEACAM, вводится в эти клетки, они становятся липкими при заражении Opa-содержащими бактериями, но не при заражении безвредным E. coli, у которого отсутствует ген Opa.
Взятые вместе, эти результаты показывают, что именно взаимодействие Opa-CEACAM вызывает повышенную «липкость» инфицированных клеток. Описанные до сих пор эксперименты проводились на человеческих клетках, культивируемых вместе с бактериями в пластиковых чашках, а липкость измерялась по тому, насколько хорошо клетки-хозяева прилипали к пластиковой поверхности.
Чтобы изучить взаимодействие между бактериями и реальными поверхностями слизистой оболочки, исследователи изучили трансгенных мышей, сконструированных для экспрессии высоких уровней CEACAM человека на поверхности слизистой оболочки.
Когда такие мыши были инфицированы интравагинально экспрессирующими Opa бактериями, исследователи обнаружили, что многие бактерии прилипали к поверхности слизистой оболочки. Они также восстановили большое количество бактерий через 24 часа, что указывает на то, что первоначальная способность прилипать приводит к последующей успешной «колонизации» слизистой оболочки.
Напротив, когда контрольные мыши, которые экспрессировали только мышиный CEACAM на своей слизистой оболочке, были инфицированы Opa-содержащими бактериями, было обнаружено, что очень мало бактерий прилипло к слизистой оболочке влагалища. Аналогичным образом, когда мышей, экспрессирующих CEACAM человека, инфицировали безвредным E. coli (без Opa), на слизистой оболочке влагалища было обнаружено несколько бактерий – предположительно из-за того, что отшелушивание работало эффективно – и почти ни один из них все еще не присутствовал через 24 часа.
Несколько других болезнетворных штаммов бактерий имеют белки, которые также могут связывать CAECAM, но не связаны с Opa. Чтобы увидеть, работают ли эти белки как Opa, исследователи протестировали один из штаммов на мышах, экспрессирующих CEACAM.
Они обнаружили, что большое количество бактерий, экспрессирующих Afa / Dr (рассматриваемый неродственный CEACAM-связывающий белок), прилипали к стенке влагалища после инфекции, и эти бактерии также успешно колонизировали влагалище впоследствии.
Основываясь на этих результатах, исследователи предполагают, что «CEACAM-связывающие адгезины независимо эволюционировали во множестве грамотрицательных бактериальных патогенов […] как средство для облегчения начального, видоспецифичного контакта со слизистой оболочкой соответствующего организма-хозяина и противодействия отслоению поверхностных клеток.«Они пришли к выводу, что« подробное понимание механизмов этого процесса и способность управлять отшелушиванием могут помочь предотвратить или вылечить бактериальные инфекции »."