Токсичность вызывающих пневмонию бактерий объяснили перекисью

Коллектив ученых из Сингапура и США экспериментально показал, что токсичность бактерий, вызывающих пневмонию, связана с выделяемой ими перекисью водорода, которая вызывает повреждения ДНК в клетках эпителия легких. Работа опубликована в Proceedings of National Academy of Sciences.

В ходе исследования клетки эпителия легких помещали в среду с тремя разными штаммами пневмококка Streptococcus pneumoniae. После инкубации в среде ученые окрашивали клетки флюоресцентными антителами. Они связываются с белками репарации и особыми модифицированными гистонами, что позволяет визуализовать в ядре двуцепочечные разрывы ДНК. 

Один из штаммов, серотип TIGR4, вызывал образование существенно большего числа двуцепочечных разрывов, чем другие разновидности стрептокока. Из трех серотипов TIGR4 отличается тем, что секретирует большое количество перекиси водорода. Чтобы убедиться, что именно это вещество провоцирует разрывы в ДНК, авторы получили пневмококк с «выключенным» геном, ответственным за производство перекиси — в присутствии такого штамма центров двуцепочечных разрывов в ядрах не появлялось.

Двуцепочечные разрывы опасны для клетки своим мутагенным действием. Большинство клеток обладают особой многоуровневой системой репарации таких разрывов. В случае, если клетка не может эти разрывы исправить, обычно инициируется апоптоз — программируемая клеточная смерть. Выработка стрептококком перекиси и ее повреждающее действие на ДНК, которое удалось установить в работе, позволяют объяснить механизм гибели клеток эпителия при заражении пневмонией. 

Интересно отметить, что перекись в организме вырабатывается не только патогенными бактериями, но и клетками хозяина, прежде всего макрофагами. Активные формы кислорода могут неспецифически окислять многие соединения, что макрофаги используют для уничтожения патогенных бактерий, захваченных ими в вакуоли. 

По мнению авторов, новые результаты помогут в поиске новых методов лечения заболевания. Например, пагубное влияние перекиси водорода в экспериментах удалось устранить добавкой фермента каталазы, который расщепляет перекись на воду и кислород. Присутствие каталазы снижало число клеток с двойными разрывами в ДНК вдвое. По данным Всемирной Организации Здравоохранения вызванная пневмококом пневмония ответственна за 19 процентов детских смертей ежегодно.