Мы переносим множество бактерий на нашей коже, во рту, кишечнике и других тканях, а локальные бактериальные инфекции являются обычным явлением и в большинстве случаев не опасны. Однако иногда локализованная инфекция превращается в опасное системное заболевание (сепсис), и у ученых появляются новые ключи к разгадке того, как это происходит. Исследование, опубликованное 20 марта в журнале PLOS Pathogens, показывает, что после внутривенной инъекции миллиона бактерий мыши системное заболевание часто запускается только одним из них.
Марко Р. Оггиони из Университета Лестера, Великобритания, и его коллеги изучали события, которые приводят к системной инфекции Streptococcus pneumoniae (пневмококк), основным патогеном человека, на мышиной модели. В соответствии с более ранними исследованиями они обнаружили, что когда стрептококки вводятся иммунологически неактивным мышам (чья иммунная система не "образованный" при предыдущем контакте с тем же патогеном) подавляющее большинство бактерий быстро уничтожается иммунным ответом хозяина. Доза в один миллион бактерий необходима, чтобы вызвать системное заболевание примерно у половины мышей. Это резко контрастирует с гораздо меньшим количеством клеток, которые, как считается, составляют популяцию основателей сепсиса, и предполагается, что должно быть одно или несколько "узкие места" при развитии сепсиса.
Чтобы исследовать эти узкие места, ученые вводили мышам смесь трех различных вариантов S. пневмония. Примерно у половины мышей развился сепсис, и почти во всех случаях бактерии, вызывающие сепсис, произошли только от одного из трех вариантов. Используя статистический анализ, а также прямое секвенирование ДНК, исследователи смогли показать, что в большинстве случаев бактериальная популяция, вызывающая сепсис, была создана одной пневмококковой клеткой. Их данные также предполагают, что это "бактерия-основатель" не имел очевидных характеристик, которые давали бы ему преимущество перед 999 999 другими, но эти случайные события определяют, какая из введенных бактерий выживает и размножается, вызывая болезнь.
Когда исследователи внимательно изучили механизмы, с помощью которых иммунная система способна очистить большую часть – но не всегда все – от введенных бактерий, они обнаружили, что макрофаги, тип иммунных клеток, которые могут поглощать бактерии, и особенно макрофаги в организме. селезенка, являются основными участниками эффективного иммунного ответа. Если бактерии выживают после первоначальной контратаки хозяина, одна бактерия-основатель размножается и снова попадает в кровоток, где ее потомки подвергаются сильному селективному давлению, которое динамически формирует бактериальную популяцию и, таким образом, вызывает сепсис.
Исследователи приходят к выводу "Хотя давление отбора создает разнообразие бактериальных популяций во время инфекции, инвазивное заболевание начинается с единственной клетки-основателя, которая избегает первоначального иммунного очищения; парадигма, согласно прогнозам, применима также к системным инфекциям человека."