Открытие гена, ответственного за метаболизм железа у синегнойной палочки еще один шаг вперед  в борьбе с инфекцией при муковисцидозе.
Исследователи из Yonsei University College of Medicine в Сеуле (Корея) сообщили об открытии у синегнойной палочки гена, ответственного за новую, ранее не известную систему усваивания железа бактерией. Это открытие может помочь в профилактике и лечении синегнойной инфекции у пациентов с муковисцидозом.

Полимикробные инфекции легких являются огромной проблемой при лечении муковисцидоза. Синегнойная палочки и золотистый стафилококк являются наиболее распространенными бактериальными патогенами. Синегнойная палочка присутствует в легких у 60-75% взрослых пациентов с муковисцидозом,  инфицирование этой бактерией сопровождается хроническим воспалением и приводит к существенному снижению функции легких.

Наличие вязкой слизи в  дыхательных путях при муковисцидозе приводит к неэффективной ликвидации патогенных микроорганизмов из за нарушения работы мукоцилиарной системы выведения слизи. Слизь в дыхательных путях является первой линией иммунной защиты от вторжения болезнетворных бактерий, и содержит различные антимикробные  агенты, предотвращающие, в норме, вторжение бактерий. Но до конца не ясно, почему только некоторые бактерии, в частности, синегнойная палочка, так хорошо колонизируют дыхательные пути и размножаются у пациентов с муковисцидозом, тогда как многие другие бактерии, с которыми встречается пациент, в дыхательных путях не задерживаются.

В представленной работе изучали, как реагируют и как выделяют слизистый секрет эпителиальные клетки трахеи здоровых людей на присутствие разных бактерий, и что происходит с бактериями в этой слизи. Оказалось, что в отличие от других бактерий, синегнойная палочка обладала высокой устойчивостью при контакте с выделенной клетками слизью. Она не только не погибала под воздействием антимикробных агентов слизи здорового человека, но и успешно размножалась и росла в ней. Авторы провели исследование генома для выявления факторов, ответственных за такую  эффективную борьбу синегнойной палочки с защищающимся от нее организмом.

Они обнаружили, что при контакте синегнойной палочки с выделенной клетками слизью некоторые гены бактерии начинают работать в 8 раз интенсивнее. Обнаружено усиление работы генов, ассоциированных с поглощением железа бактерией и его метаболизмом. То есть для того, что бы защититься от слизи и остаться жить в легких, синегнойная палочка начинает с огромной скоростью потреблять железо из окружающей ее среды. Наиболее значимым результатом было то, что этот ген, регулирующий поглощение железа, PA4834, встречается только у синегнойной палочки.

Железо необходимо для выживаемости бактерий и типичные бактериальные организмы для оптимального роста нуждаются в небольшом присутствии железа в окружающей среде. Но в организме железо обычно связано с белками, такими как трансферрин, лактоферрин, ферритин и мало доступно для бактерий. Для того, что бы заполучить железо и использовать его в своих целях, бактерии обладают множеством механизмов, которые позволяют выделить железо из соединений и доставить его себе в клетку. У синегнойной палочки за добычу железа отвечают молекулы сидерофоров Pyochelin и pyoverdine. Эти же сидерофоры участвуют в регуляции вирулентности (способности заразить организм). Успешная работа механизмов получения железа у синегнойной палочки играет важную роль при заражении дыхательных путей.

На следующем этапе работы показано, что мутация в гене PA4834 может существенно снизить устойчивость и выживаемость синегнойной палочки при контакте со слизью дыхательных путей. Но, если в окружающей среде много железа, синегнойная палочка выживает даже с мутантным геном PA4834. Предполагают, что найденный ген отвечает за активацию клеточных механизмов поглощения железа.

Авторы считают, что рост синегнойной палочки в легких пациентов с муковисцидозом зависит от способности бактерии приспособиться к внешней среде и эффективно использовать все имеющиеся в вязкой накопленной слизи нужные бактерии вещества (железо, углерод) для роста и размножения. Бактерия способна выживать даже в условиях низких концентраций железа благодаря наличию специальной системы максимального его поглощения (турбо-усвоения железа).
В работе использовали слизь, которую вырабатывают клетки трахеи здорового человека, и синегнойная палочка смогла выжить и размножиться в этой слизи. Но в легких здоровых людей синегнойная инфекция практически не встречается. Это означает, что размножение синегнойной палочки у пациентов с муковисцидозом существенно зависит от неэффективного мукоцилиарного клиренса – очищения легких. Поэтому для пациентов с муковисцидозом важно уделять повышенное постоянное внимание кинезитерапии и очищению легких.

В целом, эта работа обеспечила лучшее понимание биологии синегнойной палочки, и позволяет рассматривать найденный ген PA4834 в качестве потенциальной мишени для лекарств. Блокирование этого гена у синегнойной палочки может способствовать эффективной борьбе с этой инфекцией у пациентов с муковисцидозом.