Бубонная чума может не казаться серьезной проблемой в современном мире. Хотя он убил миллионы людей в Европе в средние века и был известен как "черная смерть," это в основном исчезло из общественной озабоченности.
Однако микробиологи из Университета Луисвилля изучают Yersinia pestis, бактерии, вызывающие бубонную чуму, поскольку она потенциально может использоваться в качестве биологического оружия и дает знания, которые могут применяться для борьбы с другими бактериями. Благодаря этой работе они сделали важное открытие о молекуле, секретируемой Y. pestis и другие бактерии, которые помогают победить иммунную защиту хозяина, позволяя бактериям заражать хозяев.
Сара Прайс, докторант-исследователь, и ее наставник Мэтью Лоренц, доцент микробиологии и иммунологии, обнаружили, что иерсиниабактин, небольшая молекула, секретируемая Y. pestis, накапливает цинк, необходимый элемент для размножения бактерий. Это открытие может иметь значение и при других инфекциях, поскольку известно, что бактерии, вызывающие пневмонию, сепсис и другие заболевания, выделяют иерсиниабактин.
"Хотя роль иерсиниабактина в приобретении железа хорошо известна уже более 30 лет, мы были удивлены, увидев его значительное влияние на приобретение цинка в течение Y. инфекция pestis," Цена сказала "Это очень интересно, потому что помогает нам понять, как Y. pestis и другие бактерии приобретают питательные вещества, которые позволяют им вызывать болезни."
Заразившимся бактериям, а также хозяевам, которых они заражают, для роста требуется железо, цинк и другие металлы. Иммунная система хозяина использует стратегию, называемую питательным иммунитетом, для защиты от этих бактериальных инфекций, изолируя металлы от бактерий.
Уже много лет известно, что иерсиниабактин побеждает эту защиту, уводя железо и доставляя его в бактериальные клетки. Прайс и Лоуренц обнаружили, что молекула также участвует в защите цинка и, возможно, даже других металлов, чтобы помочь Y. инфекция pestis.
Иерсиниабактин также используется кишечной палочкой, вызывающей множество инфекций, таких как кишечные заболевания и инфекции почек, и Klebsiella pneumoniae, вызывающей пневмонию и сепсис. Эти более распространенные заболевания могут быть опасными для жизни инфекциями с множественной лекарственной устойчивостью. Новое понимание может привести к дополнительным стратегиям борьбы с инфекциями, вызываемыми всеми этими бактериями.
Статья с описанием исследования опубликована в октябре. 29 в PNAS предоставляет подробную информацию о том, как исследователи определили, что иерсиниабактин отвечает за сбор не только железа, но и цинка. Цена указана первым автором на публикации, "Иерсиниабактин способствует преодолению ограничения цинка при заражении Yersinia pestis млекопитающих и насекомых-хозяев." Лоуренс, доцент микробиологии и иммунологии, является старшим автором, и исследователи из Университета Кентукки, Университета штата Вашингтон и Университета Иллинойса также внесли свой вклад в эти исследования.
"Понимая более широкую роль иерсиниабактина в чумной инфекции, мы можем продолжить исследования, чтобы понять его роль в обеспечении возможности других бактерий инфицировать человека или другого хозяина," Лоуренс сказал. "Если этот механизм применим к этим бактериям, возможно, удастся разработать лекарство или вакцину, которые могли бы подавлять эффективность иерсиниабактина, предотвращая, таким образом, все эти инфекции."
Бубонная чума чаще всего передается человеку через укус инфицированной блохи, обычно переносимой грызуном. Не обращаясь с тушами животных, предотвращая укусы блох и избегая контакта с биологическими жидкостями инфицированных, распространение бубонной чумы в значительной степени контролируется. Однако, поскольку передача от человека к человеку возможна, смертность от инфекции колеблется в пределах 30–90%, а вакцины для предотвращения инфекции нет, он остается важным патогеном для исследований. Кроме того, Y. pestis, имеет потенциал для использования в качестве оружия и считается угрозой биотерроризма.
Лоуренс, Прайс и их коллеги проводят исследования в Центре прогнозной медицины для биозащиты и возникающих инфекционных заболеваний UofL, в котором основное внимание уделяется разработке стратегий профилактики и лечения инфекционных заболеваний и других вредных патогенов. Его исследователи используют Региональную лабораторию биосдерживания УофЛ, входящую в сеть Национального института аллергии и инфекционных заболеваний, состоящую из 12 региональных и 2 национальных лабораторий биосдерживания для изучения инфекционных агентов. Лаборатория включает помещения с уровнем биобезопасности 3, построенные в соответствии с самыми строгими федеральными стандартами безопасности и защиты для защиты исследователей и населения от воздействия исследуемых патогенов.
В начале 2020 года исследователей центра призвали разработать тесты, стратегии профилактики и лечения SARS-CoV-2, вируса, вызывающего COVID-19. Эта работа продолжается.