05:00 
Пневмония — это заболевание, которое обременяет систему здравоохранения: ежегодно в Соединенных Штатах происходит более 1,2 миллиона посещений отделений неотложной помощи и более 41 000 случаев смерти взрослых. Ежегодно во всем мире от этой болезни умирают более миллиона детей в возрасте до пяти лет. Но хотя предыдущие исследования были сосредоточены на легких, они могут вызвать сердечные осложнения, такие как сердечная недостаточность, аритмии или сердечные приступы, которые приводят к смерти.
Теперь исследователи из Медицинской школы Университета Мэриленда (UMSOM) и Медицинской школы Херсинка Университета Алабамы в Бирмингеме выявили бактериальный фермент, который может быть причиной того, что у некоторых людей возникают сердечные осложнения при пневмонии, а у других нет. Поскольку ферменты создают химические реакции, помогающие бактериям выживать, расти и иногда атаковать ткани, исследователи поняли, что именно этот фермент, названный zmpB, может стать мишенью для будущих вакцин или лекарственной терапии. Они опубликовали свои выводы в журнале Cell Reports 4 декабря.
"Примерно каждый пятый человек, госпитализированный с пневмонией, страдает от опасного для жизни неблагоприятного сердечного приступа и, даже в последующие годы, у них как минимум в два раза выше вероятность развития той или иной формы сердечной недостаточности", - сказал ведущий автор исследования Карлос Дж. Ориуэла, доктор философии, профессор микробиологии в Университете Алабамы в Бирмингеме.
Находясь там, Некоторые бактерии и вирусы вызывают пневмонию, команда специально остановила свой выбор на Streptococcus pneumoniae, основной причине внебольничной пневмонии. Они использовали исследования бактериальных ассоциаций по всему геному (bGWAS), мышиные модели и сердечные органоиды, чтобы подтвердить и сделать открытие, что S. pneumoniae может напрямую повредить сердце, а zmpB усиливает инвазию S. pneumoniae в сердце соответственно.
"Эта роль zmpB совершенно новая, и эта информация теперь делает его потенциальной мишенью для лечения", - сказала Ориуэла.
"Когда мы исследовали сотни штаммов, выделенных от пациентов, у которых развились сердечные осложнения, и сравнили их с бактериями от пациентов, у которых была только пневмония, мы сразу же поняли закономерность. Пациенты с сердечной недостаточностью чаще заражались разновидностью S. pneumoniaee, которая переносила ген zmpB с отличительной генетической особенностью, доменами FIVAR, которые представляют собой особые сегменты, которые помогают бактериям проникать и выживать в клетках сердца и вызывать очаги инфекции», — сказал Адонис Д'Мелло, доктор философии, аналитик по биоинформатике в группе Эрве Теттелина, доктора философии, профессора микробиологии и иммунологии в UMSOM и Институте геномных наук, которые оба являются авторами исследования. «На самом деле, оказывается, что чем больше доменов FIVAR имеет этот ген, который до сих пор не имел определенной функции, тем больший вред сердцу он причиняет».
Исследователи инфицировали мышей либо обычным штаммом пневмонии, либо генетически модифицированным штаммом, в котором они выбивали ген zmpB и наблюдали за прогрессированием заболевания. Они обнаружили, что у мышей, инфицированных нормальным штаммом, развивались многочисленные сердечные микропоражения и гибель клеток, которые повреждали сердце, но у тех, у кого был нокаутированный штамм, было мало или вообще не было микроповреждений или гибели клеток вокруг сердца.
Затем они подвергли сердечные органоиды — сердечные клетки, выращенные из стволовых клеток человека, в чашке Петри — одному из трех тестов: заражение их штаммами пневмококка с геном zmpB и без него, а также различными версии zmpB. Те, у кого был zmpB с прикрепленными доменами FIVAR и вторгались в клетки сердца, тогда как те, у кого домены FIVAR отсутствовали, снижали гибель клеток сердечной ткани и проникновение бактерий.
"С помощью мышиных моделей мы узнали, что повреждение сердца зависит от zmpB, экспрессируемого штаммом, а с органоидами мы узнали, что это происходит потому, что белки, оснащенные доменами FIVAR, помогают бактериям проникать в клетки сердца и повреждать их", - говорит доктор. - сказал Теттелин.
"Мы надеемся, что, поняв эти молекулярные отпечатки пальцев, мы сможем лучше защитить пациентов от риска повреждения сердца во время заболевания пневмонией или, по крайней мере, минимизировать его тяжесть", - сказал доктор Ориуэла. "Хотя еще предстоит проделать дополнительную работу, прежде чем он будет готов к использованию в клинике, вполне возможно, что с помощью простого генетического теста врачи смогут идентифицировать штаммы бактерий высокого риска на ранних стадиях инфекции для более тщательного мониторинга сердечной деятельности или целенаправленного лечения для предотвращения повреждения сердца".
"Это чрезвычайно важные результаты", - сказал Могенс Килиан, доктор медицинских наук, доктор медицинских наук, FKC, R1, почетный профессор медицинской микробиологии в Орхусском университете в Дании, который является экспертом в этой области, но не участвовал в этом исследовании. «Исследование не только выявляет функцию загадочного фермента у Streptococcus pneumoniae , но также объясняет патогенез серьезных осложнений, связанных с инфекциями, вызванными некоторыми штаммами этого патогена, и тем самым открывает потенциальный путь к профилактике
