Бактерии кишечника защищаются от холерного вибриона его же оружием

Холерный вибрион Vibrio cholerae взаимодействует не только с кишечным эпителием, но и с комменсальными кишечными бактериями. Последние он атакует с помощью системы секреции VI типа (T6SS). T6SS состоит из закрепленной на мембране структуры, в которой происходит полимеризация покрытой сократимой оболочкой трубки. При атаке сокращение оболочки приводит к тому, что из полой трубки выбрасываются токсины, подавляющие рост и убивающие другие бактериальные клетки.

Авторы новой работы, опубликованной в журнале Nature Communocations, изучили, как кишечные протеобактерии противостоят T6SS патогенных бактерий. Как показали исследования in vitro, холерный вибрион убивает только часть кишечных протеобактерий человека, однако некоторые из них устойчивы к T6SS V. cholerae.

Ученые работали с образцами бактерий из банка Human Gastrointestinal Bacteria Culture Collection (HBC), обращая особое внимание на грамотрицательные бактерии группы Enterobacteriaceae — именно к ней относится большая часть бактерий, населяющих тонкий кишечник. Оказалось, что бактерии вида Enterobacter cloacae и некоторые представители рода Klebsiella устойчивы к T6SS холерного вибриона. Более того, некоторые штаммы E. cloacae сами убивают клетки V. cholerae с помощью собственной T6SS. Если в бактериях одного из этих штаммов происходит делеция генов, кодирующих T6SS, они теряют способность конкурировать с холерным вибрионом.

Интересно, что T6SS первого типа представителей рода Enterobacter может эффективно атаковать не только холерный вибрион, но и ряд других человеческих патогенов: некоторые энтеропатогенные штаммы Escherichia coli, Salmonella enterica serovar Typhimurium и Acinetobacter baumannii.

Бактерии рода Klebsiella не имеют активных T6SS и не уничтожают холерные вибрионы. Как оказалось, представители Klebsiella образуют полисахаридные капсулы I типа, закрепленные на мембране, которые защищают их не только от различных стрессов и системы комплемента организма человека, но и от T6SS V. cholerae. Более того, авторы работы показали, что горизонтальный перенос генов, кодирующих капсулу I типа, от Klebsiella к бескапсульной кишечной палочке, дает последней устойчивость к T6SS V. cholerae.

Авторы считают, что выявленные ими механизмы универсальны и применимы, например, к бактериям дыхательного тракта пациентов с муковисцидозом. Тем не менее, исследования проводили на бактериях здоровых добровольцев. Неясно, будут ли выводы верны для жителей регионов, где распространена холера. Среди таких людей часто встречаются недоедание, задержка роста, другие инфекции и расстройства кишечника.