Оригинал статьи
«СОРАН info»
от 21.10.2013 г.



«Правильная» бактерия, выбравшая «неправильный» путь»

Сибирские ученые обнаружили неизвестное ранее заболевание, которое предварительно назвали «бактериальный эндокардит кур». Совместные исследования, ведущиеся Институтом химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН и Институтом экспериментальной ветеринарии Сибири и Дальнего Востока СО РАСХН позволили не только выделить патогенную бактерию, но и секвенировать ее геном.


«Новые болезни появляются регулярно — и у людей, и у кур, и у свиней», — объясняет заведующий сектором молекулярной биологии ИЭВСиДВ СО РАХН кандидат биологических наук Василий Николаевич Афонюшкин. По его словам, человечество до сих пор толком не знает, почему какие-то микроорганизмы вдруг со временем становятся болезнетворными или, будучи вредными только для животных, становятся таковыми и для нас: «Четких и выверенных законов или единой теории инфекционного процесса на сегодняшний день нет, и в каком-то смысле наши исследования фундаментальны». Еще один нюанс заключается в том, что изучать эмерджентные инфекции получается только на базе академической или вузовской науки, так как деятельность различных медицинских и ветеринарных служб сейчас очень жестко регламентирована. Сугубо по юридическим причинам они не могут и не имеют права заниматься новыми болезнями. Есть четкие инструкции: при наличии каких-либо признаков вышеупомянутые организации должны проводить соответствующую диагностику. Если это не укладывается в определенные рамки, то на этом все может быть закончено. «Мы же не столь жестко ограничены в правилах, принципах и протоколах наших исследований, — говорит Василий Афонюшкин, — и сами можем придумывать новые методы. Либо, при обнаружении каких-то неизвестных ранее признаков понять, что это необычная проблема и начать ей заниматься».

В случае с «бактериальным эндокардитом кур» ученые не только нашли проявления, которых раньше не наблюдали, но и сумели выделить микроорганизм, их вызывающий. «Далеко не все из подобных культур легко получить, но нам удалось подобрать такие условия, чтобы выделить ту, что нас интересует», — рассказывает Василий Афонюшкин. Благодаря наличию современного оборудования специалисты ИХБФМ СО РАН смогли: 1) прочитать геном микроорганизма и установить: это новая, не описанная ранее в литературе бактерия, 2) воспроизвести заболевание в лабораторных условиях и заложить основы для того, чтобы начать с ним бороться, ибо ущерб был весьма существенен: 2 миллиарда рублей в год.

По словам Василий Афюнюшкина, ветеринария в целом и птицефабрики в частности —идеальное место, где можно изучать инфекции и законы их распространения: «Мы можем наблюдать какие-то необычные проявления не только по клиническим признакам, но и проводить патологоанатомические вскрытия». Кроме того, играет свою роль и ряд других факторов: скученность кур, а, значит, их тесное взаимодействие между собой как один из путей передачи инфекции, а также возможность проследить болезнь не только у родителей, но и у потомства.

«Дифференциальная диагностика»

По словам Василия Афонюшкина, инфекция действует года два, и пока ученые видят, что болеют ей куры. Сразу, разумеется, возникает еще вопрос: а может ли она передаваться людям? «Мы пытаемся выяснить и этот момент», — отвечает кандидат биологических наук.

Изначально у специалистов возникло подозрение, что болезнь является новой, ранее не известной, исходя из ряда обнаруженных признаков. Эмпирические попытки борьбы с ней были недостаточно успешны, но эффективность работы антибиотиков позволила предположить ее бактериальную природу.

«В результате вскрытия у кур наблюдалось поражение сердца, в частности, эндокарда — объясняет Василий Афонюшкин. — Также интересные патологии мы обнаружили в легких и костях, однако, все было завязано на то, что возбудитель паразитирует в кровеносных сосудах, и от этого все идет». Специалистам пока еще не до конца понятны пути заражения. Есть предварительные данные, что оно может идти по вертикали: от родителей к потомству, что тоже могло вызвать достаточно широкое распространение. Кроме того, по словам ученого, еще предстоит узнать, какую роль играют мыши и крысы, ибо патология воспроизводится и на них, так что можно ожидать: они тоже могут оказаться своеобразным «резервуаром». Если грызуны способны переносить инфекцию и болеть ею, то, как считают исследователи, нужно изучить этот момент, ведь зверьки часто контактируют с человеком. Впрочем, Василий Афонюшкин подчеркивает: «Я думаю, мы можем гарантировать, что массового заболевания людей из-за обнаруженной бактерии не произойдет. Ветеринарные врачи работали в очагах заражения, зачастую не имея специфичной защиты, и все они живы. Кроме того, болезнетворный организм очень чувствителен к неблагоприятным факторам внешней среды и очень быстро в ней погибает. Его убивает не только варка. Скорее всего, он не переживет простого хранения мясопродуктов. Тем не менее, лучше перестраховаться и продолжить исследования». Пока болезнь называется «бактериальный эндокардит кур», но, по словам биолога, это не означает, что не может быть бактериального эндокардита мышей, крыс или, к примеру, морских свинок . Да и спектр патологий органов может оказаться более широким, чем представляется сейчас.

Непростая судьба болезнетворной бактерии

По словам специалистов, сам микроорганизм даже на визуальном уровне — в электронный микроскоп — выглядит достаточно необычно. «У него явно какие-то проблемы с образованием клеточной стенки, — комментирует Василий Афонюшкин. — Он способен длительное время циркулировать в кровеносной системе. Казалось бы, за этот промежуток должен сформироваться иммунитет и подавить возбудителя, но в нашем случае такого, как правило, не происходит. Интересно понять — почему?». «По геному бактерии можно «прочитать» многое: например, ответить на вопрос, обозначенный выше, — говорит руководитель лаборатории фармакогеномики ИХБФМ СО РАН кандидат биологических наук Максим Леонидович Филипенко. — Также мы узнАем, каким образом и из чего она эволюционировала».

Исходя из уже полученных данных, наиболее близким видом для нашего болезнетворного микроорганизма, пусть и это несколько искусственное родство, является Lactobacillus salivarius. «Это классическая бактерия, которая используется для приготовления пробиотических продуктов наряду с другими подобными молочнокислыми «собратьями», которые, по общему утверждению, очень полезны», — поясняет Максим Филипенко. Василий Афонюшкин добавляет: «Впрочем, среди родственников Lactobacillus salivarius числятся и другие патогены: например, возбудитель рожистой инфекции человека».

Получается, что в какой-то момент пути этих близких между собой микроорганизмов расходятся: кто-то их них, если использовать метафору из «Звездных войн», отправляется на Темную сторону Силы, а кто-то остается на Светлой. «Фундаментальным вопросом, имеющим значение и для биотехнологии, и для прикладных вещей, является следующий: а что отличает бактерию, которая выбрала «неправильный» образ жизни?» — говорит Максим Филипенко. Зная геном, ученые могут попытаться идентифицировать разные его участки: есть ли там фрагменты, которые называются островками патогенности и могут достаточно легко переходить от одного вида бактерий к другому, изменяя их функцию. Еще одна задача — выяснить, почему болезнетворный микроорганизм не видит иммунная система. Может, это происходит из-за особенностей клеточной стенки, а, возможно, идет продуцирование белковых или полисахаридных молекул, способных активно воздействовать на иммунитет. «Вся эта информация может применяться в самых разных областях: от очень практической — для создания диагностической системы, до романтических научных рассуждений о том, как знание механизмов избегания этой бактерии иммунной системой может оказаться полезной совершенно в другой области», — отмечает ученый.


Екатерина Пустолякова

Фото: 1,3 — предоставлены М.Филипенко, 2 — en.wikipedia.org