Бактерия разрушает митохондрии

Смертельно опасная бактерия разрушает клеточные энергетические станции. Но управляя ими можно «обуздать» и возбудителя воспалений, выяснили французские биохимики.

В статье «Энергетический кризис раковых клеток» Infox.ru рассказывал, как ученые избавились от болезни, заблокировав энергетические процессы. Угнетать энергетические процессы «умеют» и патогенны – вирусы и бактерии. Правда, такое угнетение на пользу организму не идёт. Нарушив стабильность энергетических центров (митохондрий), возбудители заболеваний ослабляют защитную реакцию клетки, после чего безболезненно пересекают мембрану. Подобные механизмы лежат и в основе несвязанных с инфицированием заболеваний. Когда клетки утрачивают способность обеспечивать себя энергией и начинают «лениться», ткани организма прекращают выполнять свои функции: развиваются патологии нервной и мышечной систем, прогрессируют инфекционные заболевания.

Исследователи из научных центров Франции под руководством Фабриции Старву (Fabrizia Starvu) из Института Пастера (Institut Pasteur) обратили внимание на взаимодействие патогенной палочковидной бактерии Listeria monocytogenes с митохондриями клетки-хозяина. Так как L. monocytogenes доставляет немало хлопот людям с ослабленным (неокрепшим) иммунитетом и беременным женщинам (провоцирует выкидыши, преждевременные роды, сепсис и воспаления центральной нервной системы), результаты проведенного исследования будут интересны не только для фундаментальной науки, но и для фармакологии и медицины.

Бактериальный токсин

Ученым известно, что L. Monocytogenes избегает атаки внутриклеточной защитной системы (фагосом) используя порообразующий токсин LLO. Фабриция Старву и коллеги предположили, что L. Monocytogenes воздействует токсином LLO на митохондрии клетки-хозяина.

Чтобы проверить предложенную гипотезу, ученые провели эксперимент на культуре клеток HeLa: исследователи инфицировали клетки патогенным и безопасным штаммами бактерий, после чего исследовали целостность митохондрий при помощи микроскопии. Оказалось, что L. Monocytogenes нарушает стабильность митохондрий, сминая и разрывая внутреннее содержимое клеточной энергостанции. Непатогенный штамм Listeria и другие патогенные бактерии не нарушали структуру складок внутренней мембраны.

В следующем эксперименте ученые воздействовали на культуру клеток генетически модифицированными бактериями, которые синтезировали один из присущих штамму токсинов. Оказалось, что бактерия, неспособная синтезировать LLO, не причиняет инфицированной клетке вреда: митохондрии оставались морфологически и функционально полноценными. В эксперименте с очищенным токсином ученые выяснили, что LLO мешает притоку кальция, чем и нарушает работоспособность митохондрий. Степень повреждения клеток прямо пропорциональна концентрации LLO и периоду инкубации в среде токсина.

В заключительном эксперименте ученые выяснили, что после удаления бактерии из экспериментальной системы поврежденные клетки постепенно восстанавливаются: митохондрии принимают прежнюю форму без вмешательства извне. То есть, клетки самостоятельно строят новые «энергостанции», после чего снова начинают выполнять свои функции.

Ученые отмечают, что об описанных функциях токсина LLO и о механизме патологического воздействия бактерии на клетки они раньше не знали. Более того, исследователи поясняют, что управляя органеллами (процессами слияния и расщепления митохондрий) можно контролировать инфекцию. Фабриция Старву и коллеги надеются, что результаты эксперимента, представленные в статье Listeria monocytogenes transiently alters mitochondrial dynamics during infection, пригодятся для разработки фармакологических препаратов.