Патогенная кишечная палочка больше не дойдет до человека

Некоторые серотипы кишечной палочки вызывают диарею и заболевания мочеполовой системы. Ученые из Юго-Западного медицинского центра (Southwestern Medical Center) изучили генетический механизм колонизации, который умерщвляет бактерии до того, как они попадут во внешнюю среду. Результаты исследования опубликованы онлайн в журнале PNAS.

Полезная кишечная палочка

Кишечная палочка (Escherichia coli) -- привычный и полезный обитатель желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) млекопитающих, в том числе и Homo sapiens. У человека в здоровой микрофлоре количество E.coli не превышает 1% от общего числа кишечных микроорганизмов.

Кишечные палочки предотвращают заселение кишечника другими условно патогенными бактериями. Кроме того, E.coli создают условия для существования бифидо- и лактобактерий, забирая из просвета кишечника кислород. Кишечные палочки вырабатывают витамины группы В и витамин К, участвуют в обмене холестерина, жирных кислот и билирубина, влияют на всасывание кальция и железа.

Вредоносные сородичи

Среди E.coli встречается около 100 патогенных серотипов, которые могут вызывать кишечные инфекции -- эшерихиозы. Кишечная палочка копытных животных относится к одному из серотипов, опасных для человека.

Чаще всего от эшерихиозов страдают дети и пожилые люди. Дети попадают в зону повышенного риска из-за невымытых рук, сорванных в саду фруктов и традиционной детской забавы -- купания в реке. Инфицирование воды или пищи происходит через фекалии животных.

В ряде стран кишечные инфекции остаются основной причиной детской смертности. Это связано с неблагоприятной эпидемиологической обстановкой и низким уровнем медицинского обслуживания. В России от поноса и кишечных колик умирают немногие -- в основном младенцы до шести месяцев, да и случается это нечасто. Тем не менее проблема актуальности не теряет. Для детских учреждений это бедствие подобно чуме. А летом, когда от жары спасает только пляж, частота эшехириозов пиково возрастает. Ведь к водоему приходят не только дети, но и копытные животные, являющиеся источниками инфицирования.

Колонизация во благо человечества

Доктор Ванесса Сперандио (Vanessa Sperandio) и Девид Хагес (David Hughes) исследовали генетический механизм, который объединяет бактерии у анального отверстия при формировании каловых масс.

В хромосомах кишечной палочки присутствует ген sdiA, кодирующий соответствующий протеин -- SdiA. Этот белок выполняет функцию органов чувств. С его помощью кишечная палочка распознает молекулы сигнальных химических соединений, которые образуются в рубце. То есть SdiA выполняет навигационную функцию и указывает бактерии маршрут ее дальнейшего следования. Именно так E.coli «выходит на свободу» и перемещается к анальному отверстию, где и образует колонии. Затем с фекалиями колонии кишечной палочки попадают в воду и почву.

Исследуя значение SdiA, ученые вырастили два типа кишечных палочек. Исследователи подселили модифицированные бактерии в организм животных, которые питались сеном, и проследили за судьбой микроорганизмов.

Один из мутантных серотипов был неспособен распознавать сигнальные молекулы из-за отсутствия «навигатора» -- SdiA. Другой серотип производил энзимы, нарушающие работу «навигаторов».

Оказалось, что ни те, ни другие бактерии не смогли перебраться в другие отделы ЖКТ и попасть в окружающую среду живыми.

«Не понимая», в какую сторону необходимо двигаться, бактерии колонизировались и погибали до того, как мышечные сокращения или комок пищи проталкивали их к анальному отверстию, -- говорит доктор Ванесса Сперандио. -- То есть они попадали в окружающую среду в уже инактивированном состоянии и никакой опасности для людей не представляли».

Ученые уверены, что им удастся разработать пищевую добавку, которая будет работать по описанному механизму и не позволит кишечной палочке выбираться наружу живой. И тогда коровы смогут пастись там, где им понравится, говорят ученые. Даже в санитарных зонах.

Дальнейшие исследования будут направлены на изучение «навигационной системы» E.coli у животных, питающихся свежей травой.