Железный аргумент для бактерий
Медики уже давно установили, что воспалительные процессы, которые сопутствуют многим тяжким заболеваниям, являются реакцией иммунной системы организма на инфекцию, помогающей уничтожать болезнетворные микроорганизмы. Но воспаление наблюдается и при заболеваниях, которые традиционно считаются никак не связанными с атакой микробов: при инфарктах, инсультах, болезни Альцгеймера и диабете.
Параллельно с воспалением в организме обычно увеличивается свёртываемость крови, в ней повышается уровень железа и появляются так называемые аномальные белки, возникающие в результате мутагенных ошибок при синтезе или из-за внешнего химического воздействия. Почему с такими разными заболеваниями связаны столь схожие симптомы, учёным пока не известно. Но открытие, сделанное Дугласом Келлом из Манчестерского университета и Ресией Преториус из Университета Претории, о котором сообщил журнал The New Scientist, может пролить свет на эту тайну.
Традиционно считалось, что кровь здорового человека свободна от бактерий, так как при посеве в питательную среду в чашке Петри (специальном сосуде, который применяется в микробиологии) роста микроорганизмов не наблюдалось. Однако последние исследования с использованием методов расшифровки последовательности ДНК показали, что в каждом миллилитре нашей крови «спят» около тысячи бактерий. В дормантном, «спящем» состоянии они практически не делятся и не представляют серьёзной угрозы организму (хотя не реагируют и на лекарственные средства). Но повышение уровня железа в крови выводит бактерии из «спячки», и они начинают свою разрушительную работу. Микроорганизмы начинают синтезировать липополисахариды (ЛПС) — крупные молекулы, находящиеся на их внешней клеточной оболочке. Именно они и пробуждают иммунитет и, как следствие, вызывают воспаление.
Необычный подозреваемый
Келл и Преториус решили выяснить, нет ли связи и между ЛПС и образованием тромбов. Поскольку большинство бактерий попадают в кровь из кишечника, для эксперимента была использована обычная кишечная палочка (Escherichia coli), обитающая в нижней части кишечника большинства теплокровных животных, включая человека. Эта бактерия уже давно используется в качестве модельного микроорганизма в лабораторных исследованиях и хорошо изучена. Выделяемые кишечной палочкой липополисахариды учёные смешали с фибриногеном — содержащимся в плазме крови бесцветным белком, играющим важную роль в процессе свёртывания крови. При воспалительных процессах и отмирании тканей организма уровень фибриногена резко повышается. В крови здорового человека при ферментативном расщеплении в процессе свёртывания фибриноген полимеризуется и выпадает в нерастворимый фибриновый осадок нитевидной формы. Однако при контакте с ЛПС кишечной палочки фибриноген, как выяснилось, образует аномальные сгустки фибрина, по форме и размеру напоминающие те, что наблюдаются при инфарктах, инсультах и тромбозе глубоких вен. Из-за аномальности структуры этих сгустков их не расщепляют энзимы крови, что приводит к попаданию тромбов в кровоток и может стать причиной инсульта или инфаркта. При этом для начала процесса формирования аномальных сгустков хватает лишь одной молекулы ЛПС на несколько сотен миллионов молекул фибриногена.
По мнению исследователей, это доказывает, что ЛПС работает как катализатор процесса, изменяя структуру фибриногена, при этом реакция носит цепной характер, передаваясь от белка к белку, подобно тому происходит деформация прионных белков, вызывающих печально знаменитую болезнь Крейцфельда-Якоба (губчатую энцефалопатию, в обиходе «коровье бешенство»). А поскольку ЛПС является триггером воспаления, в результате которого увеличивается количество фибриногена в крови, процесс становится лавинообразным.
Воспалительным процессам обычно сопутствует и повышенный уровень свободного железа в крови — это наблюдается, в частности, при таких заболеваниях, как болезнь Альцгеймера и ревматоидный артрит. Учёные полагают, что вышедшие из дормантного состояния бактерии в крови могут быть связаны и с этими болезнями, образуя амилоиды. Это подтверждается и данными, полученными исследователями Гарвардской медицинской школы, обнародованными весной этого года. Учёные впрыскивали бактерии в мозг мышей и обнаружили, что амилоидозные отложения образовывались у грызунов в течение 24 часов.
Инсульты считаются главной причиной смертности в современном мире, а количество страдающих болезнью Альцгеймера к 2050 году может вырасти до 100 миллионов человек. Открытие Келла и Преториус может стать важным фактором в поисках способов лечения этих и других заболеваний, связанных с системой кровообращения. Вероятными путями могут, по мнению The New Scientist, стать, например, удаление дормантных бактерий из организма или блокировка вырабатываемых ими белков.
Владислав Крылов