Выращенный в молоке золотистый стафилококк лучше защищен от антибиотиков

Оппортунистический патоген Staphylococcus aureus может поражать различные органы и угрожать жизни человека. В последнее время широкое распространение получил метициллин-резистентный золотистый стафилококк (MRSA), не только среди людей, но и среди скота. При заражении вымени коров стафилококк образует биопленки и проникает внутрь клеток, так что эффективность антибиотиков снижается. Молоко зараженных животных опасно для человека.

S. aureus реагирует на сигналы окружающей среды, корректируя экспрессию факторов вирулентности, включая секретируемые и связанные с оболочкой молекулы. Исследователи из Франции и коллабораторы выяснили, как молоко и сыворотка крови влияют на патогенность S. aureus и его способность противостоять стрессам окружающей среды.

Оболочка грамположительных бактерий включает сложный полупроницаемый макромолекулярный слой, который повышает приспособленность бактерий. В его состав входят фосфолипиды, в построении которых принимают участие жирные кислоты. От состава жирных кислот зависят текучесть мембран, выработка энергии и регуляция вирулентности. S. aureus включает в состав своих фосфолипидов жирные кислоты организма-хозяина и среды, в которой находится. Это, в свою очередь, влияет на свойства оболочки.

MRSA штамм JE2 хорошо рос в среде BHI и 100% коровьем молоке, но в 100% бычьей сыворотке рос с задержкой. Вероятно, это связано с присутствием иммуноглобулинов, лизоцимов, недостатком доступного железа и наличием полиненасыщенных жирных кислот, обладающих противомикробными свойствами.

Авторы сравнили профили жирных кислот у бактерий, растущих в различных средах. В среде BHI в состав оболочки бактерий входили только жирные кислоты, которые они синтезировали сами. У бактерий, растущих в сыворотке и молоке, состав жирных кислот значительно различался. Так, под действием сыворотки увеличивалось количество полиненасыщенных жирных кислот. Авторы предположили, что и фенотип бактерий тоже будет различаться.

Исследователи сравнили текучесть мембран стафилококка. Наибольшая текучесть мембран наблюдалась у бактерий, выращенных в сыворотке, за ними следовали бактерии, культивируемые в среде BHI, тогда как у бактерий, выращенных в молоке, текучесть мембран была значительно ниже. Повышенная текучесть мембран S. aureus, культивируемых в сыворотке, согласуется с более высокой долей полиненасыщенных жирных кислот C18:2 и C18:3.

У растущих в молоке бактерий была самая толстая оболочка (примерно в два раза толще других). Стафилококк в целом был меньше в сыворотке, у его внешней поверхности была неравномерная текстура, с которой лучше связывался ванкомицин. Оболочки бактерий, растущих в сыворотке и молоке, хуже пропускали малые молекулы, чем растущих в среде BHI. Воздействие молока подавляло способность бактерий к аутолизу, которая была максимальной в среде BHI, и повышало гидрофобность оболочек.

Среда, в которой выращивали бактерии, значительно повлияла на их протеом, в том числе на экспрессию факторов вирулентности. В бактериях, культивируемых в сыворотке, наблюдалось повышение экспрессии поверхностных детерминант, регулируемых уровнем железа (система Isd), которые обеспечивают захват гема в условиях дефицита питательных веществ. Это согласуется с дефицитом железа в сыворотке и также может быть причиной замедленного роста бактерий в этой среде. Дефицит железа способен нарушать работу цепи переноса электронов, приводя к накоплению активных форм кислорода (АФК). Действительно, в клетках, выращенных в сыворотке, повышался уровень белков, участвующих в репарации повреждений и защите от АФК (AhpF, KatA, MsrA1, ClpC и GroEL).

Пигмент S. aureus стафилоксантин — первая линия защиты от окислительного стресса. Бактерии, растущие в молоке, были сильно пигментированы, в отличие от растущих в сыворотке.

Авторы предположили, что бактерии, растущие в различных условиях, будут по-разному защищены от стресса. Действительно, выросшие в молоке бактерии были намного лучше защищены от АФК. Причем дело было не только в присутствии стафилоксантина. Более того, выросшие в молоке стафилококки были намного менее чувствительны к таким антибиотикам, как ципрофлоксацин, ванкомицин или низин.

На личинках насекомых (Galleria mellonella) авторы подтвердили, что выросшие в молоке стафилококки лучше убивали личинки через 24 часа после заражения. Однако уже через 48 часов разница нивелировалась, то есть преимущество было временным.

По мнению авторов, основные преимущества для жизнеспособности S. aureus, достигаемые за счет выращивания в молоке, связаны с изменениями липидов мембраны, а физический барьер, возникающий из-за утолщения оболочки, способствует снижению чувствительности к антибиотикам ванкомицину и низину.

Существуют ли эпизодические носители золотистого стафилококка?