Установлено, что перекомбинация генов, отвечающих за синтез токсинов,
превращает бактерию в агрессивную форму, способную вызвать эпидемию.
Инфекционные заболевания являются чрезвычайно опасными, несмотря на
достижения современной медицины, располагающей значительным арсеналом
антибиотиков и иных антимикробных препаратов. Серьёзность проблемы заключается
в периодическом появлении эпидемий, поражающих десятки и сотни миллионов
людей и забирающих множество жизней. Некоторые инфекции переходят в пандемии,
имеющие очень тяжёлые социальные и экономические последствия. Например,
широкомасштабное распространение возбудителей чумы, холеры, оспы, тифа,
"испанки" сопровождалось многочисленными человеческими жертвами в ряде
прошедших столетий.
Каждый микроорганизм характеризуется уникальными параметрами: строением,
скоростью роста и размножения, свойствами выделяемых ими токсинов,
вирулентностью (способностью заражать организм человека), патогенностью и т.д.
Однако до настоящего времени остаётся неизвестным механизм, согласно которому
происходят периодические превращения какой-либо бактерии в высоко агрессивную
форму, практически одновременно поражающую множество людей и вызывающую, таким
образом, эпидемические явления.
Среди болезнетворных микробов, провоцирующих различные инфекционные процессы
у человека, особое место занимают стрептококки, в частности,
бета-гемолитический стрептококк группы А (Streptococcus pyogenes). Эти,
относящиеся к условно-патогенной микрофлоре шаровидные бактерии, диаметром
менее 1 мкм, образуют цепочки, разрушают эритроциты крови и выделяют несколько
высокотоксичных веществ. Данные микробы можно выявить почти у 20% здоровых
людей, преимущественно в области носоглотки, в желудочно-кишечном тракте и
мочеполовой системе. При ослаблении иммунитета стрептококк активно размножается
и вызывает различные воспалительные процессы, среди которых преобладают такие:
фарингит, ангина (острый тонзиллит), рожистое воспаление, пневмония, бронхит,
миокардит, эндокардит, нефрит, ревматизм, абсцессы, остеомиелит. Иногда
возникает крайне тяжёлый стрептококковый сепсис с опасными осложнениями,
особенно у детей. В целом, ежегодно в мире почти у 600 миллионов человек
прослеживается развитие связанных со стрептококком заболеваний [1], большинство
из которых требует комплексной антибактерильной терапии.
Несмотря на то, что существует достаточно много разновидностей стрептококка
группы А, все они характеризуются важным признаком - присутствием на их
поверхности специфичного М-белка, образующего нитевидные выросты. Подобные
вещества, как правило, позволяют микроорганизмам избегать фагоцитоза
(поглощения) лейкоцитами крови человека и защищаться от действия системы
иммунитета. Этим объясняется возможность длительного бессимптомного
бактерионосительства стрептококка и его достаточно высокая патогенность. В
начале 1980-х годов данный микроб вызвал глобальную пандемию, причина которой
до настоящего времени не была установлена.
Используя ряд уникальных особенностей стрептококка А, группа учёных из США,
Финляндии и Исландии под руководством Luchang Zhu [3] провела сложное
исследование эпидемических свойств данного микроба. Для этого осуществлялся
анализ различных участков молекул ДНК у множества разновидностей стрептококка,
и сопоставлялась степень патогенности микроба с особенностями строения его
генетического аппарата.
В результате проведенного исследования было установлено, что агрессивность
стрептококка А существенно возрастает после перекомбинирования генов nga и slo.
Они отвечают за продукцию мощных токсинов: nga позволяет микробу синтезировать
NAD+гликогидролазу, slo обеспечивает образование стрептолизина О.
Рекомбинационные изменения этих генов в молекуле ДНК резко повышают способность
бактерии противодействовать системе иммунитета человека, ускоряют рост и
размножение стрептококка, увеличивают его вирулентность и патогенность. Всё это
обуславливает развитие серьёзных воспалительных процессов в органах тканях
человека, а также создаёт предпосылки для появления эпидемии.
Таким образом, доказано, что перекомбинация генов, отвечающих за продукцию
микробных токсинов, является главным фактором, превращающим преэпидемические
формы бактерий в эпидемические. Знание этого механизма позволит разработать
новые методы борьбы с распространением инфекций по планете.
[1] PNAS. 111: (17) E1768-E1776 (2014)
