Гемофильная палочка подавляет иммунную защиту эпителия дыхательных путей

Гемофильная палочка (Haemophilus influenzae) — грамотрицательная бактерия, комменсал носоглотки человека. Однако ее нетипируемые штаммы (NTHi) могут вызывать отит и пневмонию, а также приводить к обострениям у людей с хроническими заболеваниями дыхательных путей (астма, хроническая обструктивная болезнь легких, бронхоэктатическая болезнь и др.) и пациентов, перенесших COVID-19. Ученые считают, что секрет патогенности гемофильной палочки кроется в ее взаимодействии с эпителиальными клетками носовой полости.

Исследователи из Университета Квинсленда и Университета Мельбурна на протяжении 14 дней наблюдали за процессами колонизации эпителия носовой полости гемофильной палочкой (NTHi), заражая первичную культуру эпителиальных клеток, полученных от пяти здоровых доноров, штаммом H. influenzae 86-028NP. Данные о состоянии клеток и бактерий собирались через 1, 3, 7 и 14 дней с момента заражения.

В течение первых суток после заражения сформировались значительные вне- и внутриклеточные бактериальные популяции, наблюдались выраженная гипоксия и воспалительная реакция эпителиальных клеток на инфекцию. Но ожидаемой массовой выработки провоспалительных цитокинов и очищения клеток от бактерий в течение следующих 13 суток не произошло. Результаты измерения TEER (трансэпителиального электрического сопротивления, характеризующего транспорт ионов через клеточные мембраны) были одинаковы для инфицированных и неинфицированных клеток, то есть клетки эпителия, несмотря на заражение, остались практически не поврежденными. Измерение уровня высвобождаемой при повреждении и гибели клеток лактатдегидрогеназы в целом подтвердило этот вывод.

Анализ показал, что на третий день после заражения экспрессия генов вернулась к доинфекционному уровню, и только на седьмой и 14-й дни увеличилась выработка IL-8 и TNFα. В целом это указывает на развитие толерантности эпителия к NTHi. Ученые предполагают, что подавление активации фактора транскрипции NFκB, отвечающего за гены иммунного ответа, происходит при помощи деубиквитиназы CYLD. Реакция подавления иммунного ответа наблюдалась только при заражении живыми NTHi; при этом угнетался иммунный ответ в виде выработки IL-1β и IL-36γ, активируемых NFκB. Убитые бактерии не проникали в клетки и не подавляли иммунный ответ, что подтверждалось ростом экспрессии генов, кодирующих IL-1β и IL-36γ.

В целом реакция клеток на гемофильную палочку в первые 72 часа была похожа у всех пяти доноров, что говорит об едином механизме, но по времени реагирования отличия все-таки были. У клеток от всех доноров толерантность к NTHi установилась на третий день, однако у клеток от двух доноров из пяти стадия толерантности закончилась раньше, чем у остальных, и быстрее восстановилась выработка провоспалительных цитокинов, что привело к гибели большего числа клеток.

Анализ экспрессии генов, кодирующих цитокины, позволяет предполагать, что инфицирование эпителиальных клеток гемофильной палочкой проходит через ряд консервативных состояний — инфекционных модулей, как в иммунных клетках. Ученые считают, что концепцию постадийного, модульного развития инфекции в иммунных клетках человека можно использовать по отношению к эпителиальным клеткам, являющимся первой линией обороны при контакте с патогенами.

Исследователи пришли к выводу, что гемофильная палочка научилась выживать при контакте с эпителиальными клетками носовой полости человека, которые являются для нее естественной экологической нишей. Бактерия может сдерживать развитие воспалительной реакции в эпителии носовой полости человека, приводить к развитию толерантности к инфекции и, как следствие, обеспечивать персистенцию бактерий в дыхательных путях человека. Уровень толерантности зависит от индивидуальных особенностей пациента.

Возбудители пневмонии могут селиться на зубных протезах