Naukowcy z kilku polskich ośrodków wykazali, że „bardziej lepka” bakteria może wiązać się z łagodniejszym przebiegiem zakażenia krwi. Może to w przyszłości pomóc w ocenie ryzyka u pacjentów. Artykuł opisujący wyniki badań ukazał się w czasopiśmie „Nature Communications”.
Gronkowiec złocisty (Staphylococcus aureus) jest jedną z głównych przyczyn ciężkich zakażeń krwi. Bakteria ta jest powszechnie kojarzona z wysoką wirulencją oraz trudnościami terapeutycznymi, jednak przebieg zakażenia może znacząco różnić się między pacjentami. U części chorych infekcja zostaje opanowana, u innych prowadzi do sepsy, powikłań narządowych lub śmierci.
Wyniki badań naukowców z Polski, Hiszpanii, Francji i Wielkiej Brytanii pokazują, że ta zmienność może zależeć nie tylko od obecności pojedynczych genów wirulencji, lecz także od równowagi między dwiema cechami bakterii: zdolnością do przyłączania się do białek gospodarza oraz zdolnością do produkcji toksyn.
Zespół przeanalizował 236 izolatów S. aureus pobranych od pacjentów z bakteriemią. Naukowcy zbadali, jak silnie poszczególne szczepy wiążą ludzkie białka, fibrynogen i fibronektynę, które odgrywają ważną rolę podczas zakażenia. Następnie połączyli te dane z wynikami sekwencjonowania całych genomów bakterii oraz informacjami klinicznymi dotyczącymi pacjentów.
Wyniki okazały się zaskakujące. Szczepy silniej wiążące fibrynogen były związane z mocniejszą odpowiedzią zapalną, odzwierciedlaną m.in. przez wyższy poziom białka C-reaktywnego. Jednocześnie, zwłaszcza gdy szczepy te nie produkowały aktywnej α-toksyny, wiązały się z niższą śmiertelnością. Innymi słowy, w określonych warunkach „bardziej lepkie” bakterie mogą skuteczniej alarmować układ odpornościowy i pomagać organizmowi w opanowaniu zakażenia.
Nasze wyniki pokazują, że w bakteriemii wywołanej przez S. aureus adhezja nie jest wyłącznie cechą pomagającą bakteriom wywoływać zakażenie. W określonym kontekście biologicznym może uruchamiać odpowiedź zapalną, która wspiera organizm w kontroli infekcji – podkreśla dr hab. Marta Zapotoczna z Laboratorium Biologii Infekcji w Centrum Nauk Biologiczno-Chemicznych Uniwersytetu Warszawskiego.
Badacze opisują to zjawisko jako kompromis wirulencji. Szczepy o wysokiej adhezji i niskiej toksyczności częściej wywoływały silną, ale potencjalnie korzystną odpowiedź zapalną. Z kolei szczepy słabo adhezyjne, które produkowały α-toksynę, mogły skuteczniej unikać mechanizmów obronnych gospodarza i częściej wiązały się z cięższym przebiegiem choroby.
Analizy genomowe pozwoliły również zidentyfikować czynniki bakteryjne sprzyjające silniejszej adhezji. Obejmowały one warianty genów kodujących znane adhezyny, takie jak clfA, fnbA i fnbB, a także geny zaangażowane w organizację ściany komórkowej i metabolizm bakterii, w tym spa, csbB i glcA. Dalsze eksperymenty mechanistyczne wykazały, że białko A może ograniczać adhezję zależną od ClfA do fibrynogenu, najprawdopodobniej poprzez steryczne blokowanie miejsca wiązania. CsbB wpływa natomiast na ekspozycję ClfA na powierzchni komórki bakteryjnej, a GlcA łączy metabolizm bakterii z adhezją do fibronektyny.
Znaczenie badania wykracza poza podstawowe poznanie biologii S. aureus. Autorzy sugerują, że w przyszłości jednoczesne profilowanie właściwości adhezyjnych i toksycznych szczepów S. aureus wywołujących zakażenie mogłoby wspierać ocenę ryzyka u pacjentów z bakteriemią. Ten kierunek badań może przyczynić się do opracowania bardziej precyzyjnych narzędzi diagnostycznych oraz lepiej dopasowanych strategii leczenia.
Nasza praca pokazuje, że aby zrozumieć potencjał chorobotwórczy bakterii, powinniśmy badać nie tylko ich oporność na antybiotyki, lecz także mechanizmy, dzięki którym patogeny oddziałują z organizmem pacjenta. Koncentracja na mechanizmach patogenności może przybliżyć nas do przewidywania i kontrolowania ryzyka związanego z infekcją, uzupełniając klasyczne podejścia oparte na analizie genów oporności na antybiotyki – dodaje dr hab. Marta Zapotoczna.
W badaniu, oprócz naukowców z Uniwersytetu Warszawskiego, uczestniczyły zespoły z Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego, Uniwersytetu Jagiellońskiego Collegium Medicum, University of Birmingham, Instytutu Biomedycyny Hiszpańskiej Krajowej Rady ds. Badań Naukowych w Walencji oraz francuskich ośrodków badawczych i klinicznych związanych z INSERM, CNRS, Uniwersytetem w Lyonie i Krajowym Centrum Referencyjnym ds. Gronkowców. Wyniki prac ukazały się na łamach „Nature Communications”.
MK, źródło: UW