Ученые подтвердили, что патогенный организм, который вызывает болезнь Лайма или боррелиоз, может выживать совсем без железа — элемента, критически необходимого любым другим известным формам жизни для выработки белков и ферментов.
Железо эти бактерии заменяют марганцем, чтобы получить фермент, что позволяет им избегать иммунной системы, которая защищает организм, лишая патогены железа.
Чтобы вызвать болезнь, бактерии Borrelia burgdorferi требуется необычно высокий уровень марганца, сообщили ученые из университета Джона Хопкинса и Техасского университета. Результаты, опубликованные в издании Journal of Biological Chemistry, могут объяснить некоторые загадки относительно того, почему болезнь Лайма или клещевой боррелиоз так трудно обнаружить, и почему она так медленно развивается. Результаты также открывают дверь для поиска новых методов лечения, сосредоточенных на лишении бактерий возможности получить необходимый им марганец.
«Когда мы инфицируемся болезнетворными микроорганизмами, от туберкулеза до дрожжевых инфекций, организм формирует естественную иммунную реакцию», сказала молекулярный биолог Валерия Кюлотта. Печень вырабатывает гепсидин — гормон, который блокирует всасывание железа кишечником и препятствует его попаданию в кровоток. „У нас развивается анемия — одна из причин дурного самочувствия при боррелиозе, однако именно благодаря этому бактерии гибнут“, добавила она.
А вот бактерии Borrelia burgdorferi удалось научиться обходиться вовсе без железа. Проведенное Джеймсом Поуси и Фрэнком Джерардини в 2000 году инновационное исследование генома этой бактерии показало, что у бактерии нет генов, кодирующих выработку железосодержащих белков, и обычно они не накапливают железо.
„Если Боррелия использует не железо, то что она использует?“, задалась вопросом Кюлотта.
Эксперименты показали, что вместо железа в специфических ферментах она задействует ближайшего соседа по периодической таблице — марганец. Ферменты включают аминопептидазу и важный антиоксидантный фермент супероксиддисмутазу.
Супероксиддисмутаза защищает патогены от второго защитного механизма в организме. Последний обстреливает бактерии супероксидными радикалами, весьма реактивными молекулами, которые вызывают повреждения патогенов. Супероксиддисмутаза похожа на антиоксидант, который нейтрализует супероксиды так, чтобы болезнетворные микроорганизмы могли продолжить рост.
Открытие продвигает новые возможности для лечения. „Единственно возможная терапия болезни Лайма прямо сейчас заключается в антибиотиках, таких как пенициллин, которые эффективны, если заболевание выявлено рано. Она атакуют клеточные стенки бактерий. Однако определенные формы Боррелии, такие как L-форма, могут оказаться стойкими к антибиотикам“, заявила Кюлотта. „Необходимо найти новые цели для лечения. Оптимальными могли бы стать ферменты, которые есть у бактерий, но отсутствуют у человека, чтобы лечение поражало только патогены“.
Подобные признаки могут быть у отличительных ферментов Боррелии, таких как супероксиддисмутаза.
В дальнейшем ученые намерены подробней исследовать механизм болезни и найти метод использования их необычных свойств для создания терапии.
...
