Влияние бактерий на работу генов человека и профилактика инфекций

Установлено, что некоторые микробы способны специфически воздействовать на генетический аппарат клеток человека, отвечающий за продукцию фермента РНК-полимераза II, после чего возникает продолжительное бессимптомное носительство этих микроорганизмов.

На коже и слизистых оболочках человека находится огромное количество бактерий и иных микробов, подавляющее большинство из которых относится к нормальной микрофлоре. Они могут длительное время сосуществовать с организмом-хозяином, не причиняя ему каких-либо неудобств, но при этом создавая неблагоприятные условия для развития болезнетворных стафилококков, стрептококков, грибков и т.п. Попадающие в организм патогенные микробы, в отличие от нормальной микрофлоры, действуют стремительно, нарушая работу защитных механизмов человека, посредством чего запускают процесс формирования одного или нескольких очагов воспаления. Известно, что такие микробы обладают целым арсеналом средств воздействия на барьерные системы организма; в частности, влияют на мембраны и специфические рецепторы клеток, выделяют особые вещества со свойствами модуляторов и ингибиторов, изменяющих и тормозящих биохимические и иммунные процессы и т.п. Всё это позволяет патогенным микробам проявлять свою вирулентность, то есть способность заражать организм человека и вызывать болезнь.

Однако кроме нормальной и патогенной микрофлоры, в организм человека могут попадать так называемые условно-патогенные бактерии. При полноценном функционировании иммунной системы они не вызывают каких-либо нарушений, а при иммунодепрессии их деятельность активизируется, происходит интенсивное размножение микроорганизмов, и возникают различные формы воспаления - от локального до общего (сепсиса). Примером подобного развития событий могут служить некоторые инфекции мочевыводящих путей, где нередко встречаются кишечная палочка (E.coli) и другие бактерии. При этом у одних пациентов микробы проникает сквозь барьер слизистой оболочки, провоцируя серьёзное воспаление (пиелит, пиелонефрит, уретрит и т.д.), а у других констатируется длительное (многолетнее) бессимптомное носительство бактерий и выделение их с мочой (бактериурия), не приносящие пациенту какого-либо беспокойства, но способствующие распространению инфекции. Например, бактериурия наблюдается у 2-8% детей [1] и у значительно большего количества взрослых [2].

Причины и механизмы разнообразия поведения одних и тех же микробов в организме хозяина мало изучены. Существует мнение, что более 50% вирулентных штаммов кишечной палочки, вызывающих воспаление различной локализации, постепенно эволюционировали, превращаясь в невирулентные формы благодаря изменению деятельности некоторых собственных генов. Однако до сих пор практически не проанализирована роль организма человека в подобной трансформации микроорганизмов.

Для решения данного вопроса группой учёных из Швеции, Сингапура, Германии под руководством Nataliya Lutay было проведено сложное исследование с использованием кишечной палочки E.coli 83972. Именно эта разновидность чаще всего обуславливает бессимптомную бактериурию, но при определённых условиях становится виновником воспаления системы мочевыделения.

В результате проведенного эксперимента было установлено, что, попадая на слизистые оболочки и в ткани организма человека, указанная выше кишечная палочка способна подавлять деятельность гена, отвечающего за продукцию фермента РНК-полимераза II в клетках почек, мочевого пузыря, кишечника и других тканей. Из-за этого не происходит активирования иммунной системы в отношении данной бактерии, и она продолжительное время находится в организме хозяина без развития каких-либо патологических изменений; в частности, если микроб обитает в мочевыделительной системе, то выявляется бессимптомная бактериурия. В случае повышения вирулентности микроорганизма с последующим появлением патологического процесса (например, пиелонефрита), торможение синтеза РНК-полимеразы отсутствует, вследствие чего бактерия начинает беспрепятственно разрушать ткани и провоцировать формирование воспаления.

Таким образом, доказано, что бессимптомное носительство микроорганизмов обусловлено их влиянием на деятельность гена человека, отвечающего за продукцию фермента РНК-полимеразы II. Эти сведения позволят разработать принципиально новые фармацевтические антибактериальные препараты не только для лечения воспалительных процессов, но и для их профилактики.

[1] N. Engl. J. Med. 365; 239-250 (2011)

[2] N. Engl. J. Med. 362; 1804-1813 (2010)

[3] J. Clin. Invest. 123: (6) 2366-2379 (2013)