Микробиологи UNSW Science изучили E. coli, вызывающий тяжелую кишечную инфекцию у человека: энтерогеморрагический E. coli (EHEC). Их выводы были опубликованы на этой неделе в Proceedings of the National Academy of Sciences.
EHEC – это патоген пищевого происхождения, который выделяет токсины шига во время инфекции, что приводит к повреждению почек и неврологии.
Доктор Джай Три, старший автор исследования, сказал, что открытие исследователями нового молекулярного пути, который контролирует выработку токсина шига, было важным, потому что не было коммерчески доступного лечения инфекций EHEC.
«Лечение этих инфекций антибиотиками обычно не рекомендуется, потому что антибиотики стимулируют выработку токсина шига, что приводит к повышенному риску почечной недостаточности, неврологических повреждений и смерти», – сказал доктор Три.
"Новый путь, который мы обнаружили, снижает выработку токсинов и, как ожидается, не будет стимулироваться лечением антибиотиками.
Итак, наши результаты определяют потенциальную новую цель для разработки лекарств, которые могут подавлять выработку токсина шига во время инфекции EHEC.
«Однако это все еще рано, и нам необходимо провести гораздо больше исследований, чтобы понять, применимы ли наши результаты к широкому спектру клинических изолятов EHEC и к обоим типам токсинов Shiga, продуцируемым изолятами EHEC человека."
Как начинается заражение EHEC
Доктор Три сказал, что существует несколько способов заражения EHEC.
«EHEC в основном содержится в фекалиях коров и овец, и люди могут заразиться при контакте с сельскохозяйственными животными и их фекалиями или через заражение от человека к человеку, если люди вступают в контакт с крошечным количеством фекалий больного человека – например, прямо или косвенно, касаясь загрязненных поверхностей ", – сказал он.
"Этот штамм E. coli также может распространяться через попадание бактерий в организм при употреблении в пищу недоваренного фарша (например, в гамбургерах), употребления зараженных свежих продуктов, таких как салат из овощей, или употребления загрязненной воды или непастеризованного молока.
«Дети в возрасте до пяти лет и пожилые люди подвергаются наибольшему риску развития инфекции EHEC."
Вспышки EHEC менее распространены, но смертельны
Доктор Три сказал, что, хотя распространенность EHEC была низкой по сравнению с другими патогенами пищевого происхождения, болезнь могла быть очень тяжелой или даже смертельной. EHEC – это тип STEC (Escherichia coli, продуцирующая токсин шига).
"Вспышки EHEC происходят спорадически в Австралии и во всем мире. Самая крупная вспышка произошла в Южной Австралии в 1995 году и была вызвана зараженной меттвурстом, полусухой ферментированной колбасой, приготовленной из сырого свиного фарша, консервированного путем вяления и копчения », – сказал он.
"В этой вспышке заразились 143 человека, 23 из них получили почечные и неврологические нарушения. Многие из этих тяжелых случаев были у младенцев, у которых было необратимое повреждение почек, и позже потребовалась трансплантация почек.
"Четырехлетняя девочка перенесла несколько инсультов и умерла через три дня после поступления в больницу. Этот эпизод спровоцировал серьезное расследование по безопасности пищевых продуктов, и с 1995 года вспышки были меньше."
Доктор Три сказал во всем мире, что токсин шига E. coli по-прежнему представляла серьезную проблему с точки зрения безопасности пищевых продуктов после крупной вспышки болезни в Германии в 2011 году.
«Штамм в Германии распространялся в основном через употребление зараженных проростков, а в некоторых случаях – при тесном контакте с инфицированным человеком», – сказал он.
«Во время этой вспышки было инфицировано более 4000 человек и 50 человек умерли."
Новый путь, скрывающийся у всех на виду
Доктор Три сказал, что исследование UNSW было первым открытием нового пути, который контролирует токсины шига за почти 20 лет.
"В 2001 году исследователи из университетов Тафтса и Гарварда впервые показали, как производство токсина шига контролируется бактериальным вирусом, известным как бактериофаг, в геноме. Это единственный известный путь, который контролирует выработку токсина шига на протяжении почти двух десятилетий », – сказал он.
"Мы расширили эту работу, чтобы показать новый механизм контроля токсинов, который, как ни странно, скрыт в начале последовательности ДНК, кодирующей РНК-мессенджер шига-токсина – рабочую копию гена.
«Мы обнаружили, что очень короткий фрагмент РНК-мессенджера токсина превращается в регуляторную некодирующую РНК, которая подавляет действие токсина и способствует росту патогена."
Доктор Три сказал, что их результаты стали неожиданностью, потому что гены токсина шига хорошо изучены: за последние 40 лет было опубликовано почти 7000 исследований.
«Только недавно мы смогли использовать достижения в технологии секвенирования РНК для обнаружения присутствия новой регуляторной некодирующей РНК, встроенной в РНК-мессенджер токсина Шига», – сказал он.
"Эта новая регуляторная некодирующая РНК скрывалась у всех на виду в течение почти 20 лет."
Значение для лечения инфекций, вызванных EHEC
Доктор Три сказал, что результаты исследователей открыли новые возможности для лечения инфекций, вызванных EHEC.
«Пациенты в основном получают поддерживающую терапию для лечения симптомов болезни и уменьшения воздействия токсина на почки», – сказал он.
«Наша работа демонстрирует новый механизм контроля выработки токсина, который может быть изменен с помощью новых терапевтических средств на основе РНК для подавления выработки токсина во время инфекции.
Мы ожидаем, что это расширит возможности вмешательства и потенциально позволит использовать антибиотики, которые в настоящее время не рекомендуются, поскольку они стимулируют выработку токсина шига.
"Таким образом, новые методы лечения могут снизить риск повреждения почек, неврологических осложнений и смерти. Мы с нетерпением ждем возможности протестировать эти новые вмешательства на следующем этапе нашего исследования."