​Группа сибирских и уральских исследователей проанализировала взаимодействие возбудителей туберкулеза с клеткой-хозяином — макрофагом. Установлено, что палочка Коха способна жить и размножаться только в пределах фагосомы (органеллы, предназначенной для переваривания чужеродного субстрата), а не во внутриклеточной среде, как считалось ранее. Детали изложены в журнале Tuberсulosis.  

Понимание взаимоотношений бактерии с клеткой-хозяином необходимо для создания новых вакцин и стратегий лечения, особенно для лекарственно устойчивых форм туберкулеза: например, развития метода «host-directed therapy» (Терапия, направленная на хозяина. — Прим.ред.), предполагающего стимуляцию макрофага, чтобы он сам уничтожал бактерии.

Палочки Коха (Mycobacterium tuberculosis) попадают в легкие человека воздушно-капельным путем и инфицируют альвеолярные макрофаги. Последние не способны разрушить микобактерии и в результате становятся для них своеобразным «домом». В свою очередь, микроорганизмы избегают иммунного ответа организма и действия лекарственных средств, что делает палочки Коха очень распространенным в человеческом обществе патогеном. В норме поглощенные фагоцитом чужеродные объекты обособляются внутри него, в фагосоме, к мембране которой присоединяется лизосома и разрушает чужака, микобактерия же обладает способностью уклониться от «переваривания» ферментами лизосомы. 
  
«В последнее десятилетие в научном сообществе развивалась концепция, показывающая, что палочка Коха разрушает фагосому, выходит в цитоплазму (внутриклеточную среду макрофага), где именно и способна размножаться и откуда может легко распространяться и заражать окружающие клетки. Работы, подтверждающие такую точку зрения, были сделаны в основном при инфицировании in vitro (в искусственно созданной среде) постоянных клеточных линий мыши и человека разными лабораторными штаммами микобактерий. Наши же исследования показали, что палочки Коха остаются именно в фагосомах клеток-хозяев пациентов, больных туберкулезом легких, причем в них присутствуют как единичные микроорганизмы, так и их колонии, в том числе и той морфологии, которая свидетельствует о высокой вирулентности возбудителя заболевания», — объясняет старший научный сотрудник Научно-исследовательского института биохимии Федерального исследовательского центра фундаментальной и трансляционной медицины кандидат биологических наук Елена Геннадьевна Уфимцева.
Чтобы оценить взаимоотношение палочек Коха с клетками-хозяевами сотрудники НИИ биохимии ФИЦ ФТМ и ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» вместе с коллегами из Уральского научно-исследовательского института фтизиопульмонологии НМИЦ ФПИ Минздрава РФ исследовали живые альвеолярные макрофаги с микобактериями. Эти клеточные культуры удалось получить из разных туберкулезных очагов и удаленных от них небольших фрагментов легких от 26 прооперированных пациентов, больных туберкулезом легких. 
  
«На первом этапе эксперимента мы для части альвеолярных макрофагов растворяли их клеточную мембрану, но не оболочку фагосом, и вводили специальные антитела с флуоресцентными метками, чтобы обнаружить микобактерии. В других макрофагах растворяли обе мембраны  и также “красили” препарат на палочки Коха. Аналогичную процедуру проводили и с клетками с нетронутыми оболочками. После анализа полученных препаратов на конфокальном микроскопе выяснилось, что микобактерии маркируются антителами только в тех макрофагах, где растворены и клеточная, и фагосомная мембраны. Это свидетельствует в пользу того, что в живых альвеолярных макрофагах микобактерии не находятся в цитоплазме клетки. Второй этап эксперимента по выявлению кислотоустойчивых бактерий (к ним относятся возбудители туберкулеза) в изученных ранее иммунофлуоресцентно-окрашенных препаратах позволил окончательно убедиться в том, что палочки Коха располагались в фагосомах клеток-хозяев, полученных из легких исследованных пациентов», — рассказывает Елена Уфимцева. 
 
По словам исследовательницы, в некоторых случаях микобактерии могли перемещаться в цитоплазму при длительном ex vivo (эксперименты на живой ткани организма в искусственной среде) культивировании клеток пациентов, больных туберкулезом легких, но это происходило лишь когда альвеолярные макрофаги входили в предапоптозное состояние (апоптоз — генетически запрограммированная клеточная гибель — Прим. ред.), а потом погибали.  
 
«Мы наблюдали ситуацию, когда альвеолярные макрофаги, полученные от пациента № 24, на пятый день ex vivo культивирования “ушли” в апоптоз. Мы повторно провели в этой культуре наш эксперимент с растворением внешней мембраны клеток, окраской на палочки Коха — и обнаружили последние в цитоплазме некоторых клеток исследованного пациента. Я предполагаю, что с альвеолярными макрофагами перед гибелью происходят определенные изменения, микобактерия это сразу улавливает и, разрушив мембрану фагосомы, каким-то образом покидает этот компартмент», — добавляет Елена Уфимцева. 
 
Дальнейшие исследования ученых будут направлены на поиск механизма, с помощью которого палочкам Коха в фагосоме,  удается избегать слияния с лизосомами, хотя эта органелла активно участвует в обычном трафике веществ внутри клеток легких пациентов, больных туберкулезом. В том числе и в альвеолярных макрофагах, инфицированных микобактериями.  
 
Надежда Дмитриева
 
Иллюстрация Елены Уфимцевой

Источники

Ученые выяснили, в какой части клетки "прячутся" возбудители туберкулеза
Наука в Сибири (sbras.info), 02/07/2019
Ученые нашли возбудителей туберкулеза в клетках
Популярная механика (popmech.ru), 02/07/2019
Ученые нашли возбудителей туберкулеза в клетках
Rosinvest.com, 02/07/2019
Ученые нашли возбудителей туберкулеза в клетках
Media Mag (mag-m.com), 02/07/2019
Новосибирские ученые вошли в тройку лучших физиков-экспериментаторов России
Seldon.News (news.myseldon.com), 02/07/2019
Возбудители туберкулеза поселяются в фагосомах клетки
Индикатор (indicator.ru), 02/07/2019
Возбудители туберкулеза поселяются в фагосомах клетки
Seldon.News (news.myseldon.com), 02/07/2019
Ученые нашли возбудителей туберкулеза в клетках
Pcnews.ru, 02/07/2019
Палочка Коха живет не там, где считалось ранее
НИА Новосибирск (54rus.org), 03/07/2019
Ученые выяснили, в какой части клетки "прячутся" возбудители туберкулеза
Новосибирская областная ассоциация врачей (noav.ru), 03/07/2019
Возбудители туберкулеза поселяются в фагосомах клетки
Медицинская наука (medical-science.ru), 02/07/2019
Ученые нашли возбудителей туберкулеза в клетках: Яндекс.Новости
Яндекс.Новости (news.yandex.ru), 02/07/2019
Ученые выяснили, в какой части клетки "прячутся" возбудители туберкулеза
Российская академия наук (ras.ru), 02/07/2019
Сотрудники ЦиГ СО РАН и НИИ биохимии ФИЦ ФТМ выяснили, где именно скрываются возбудители туберкулеза
Академия новостей (academ.info), 03/07/2019
Ученые нашли возбудителей туберкулеза в клетках
Medinfo.ru, 04/07/2019
Ученые РФ впервые получили живые клетки с возбудителями туберкулеза из тканей легких человека
Научная Россия (scientificrussia.ru), 17/07/2019
Ученые РФ впервые получили живые клетки с возбудителями туберкулеза из тканей легких человека
Научный портал MSAU.RU, 09/08/2019

Похожие новости

  • 05/07/2017

    В новосибирском Академгородке прошла конференция по высокопроизводительному секвенированию в геномике

    ​​Ученые из Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН представили новые методы, использующие NGS секвенирование, уникальные для нашей страны, на II Всероссийской конференции "Высокопроизводительное секвенирование в геномике", прошедшей в новосибирском Академгородке.
    1912
  • 07/06/2019

    АлтГУ и ФИЦ Институт цитологии и генетики СО РАН развивают сотрудничество

    Опорный Алтайский государственный университет с визитом посетила делегация Федерального исследовательского центра Института цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук во главе с директором ФИЦ «ИЦиГ СО РАН», членом-корреспондентом РАН, д.
    638
  • 25/10/2019

    Василий Ярных: благодаря РНФ наше направление науки развилось в России просто с нуля

    ​Недавно стало известно, что нейробиологи из Томска под руководством профессора Василия Ярных планируют использовать новый подход для исследования повреждений головного мозга у пациентов с болезнью Паркинсона.
    511
  • 20/02/2018

    Книга про эксперимент по доместикации лисиц удостоена престижной международной премии

    ​Совместная работа Людмилы Трут (ФИЦ Институт цитологии и генетики СО РАН) и американского исследователя Ли Дугаткина была удостоена премии, которую считают аналогом "Оскара" в области научно-популярной литературы.
    1297
  • 03/11/2017

    ​​В ИЦиГ СО РАН прошли переговоры о сотрудничестве с Академией сельскохозяйственных наук Китая

    1 ноября ФИЦ "Институт цитологии и генетики СО РАН" посетила делегация представителей китайской науки и бизнеса. Главная цель визита - заключение соглашения о сотрудничестве, в рамках которого должны быть созданы два совместных селекционно-семеноводческих центра, один в Новосибирске (на базе ФИЦ ИЦиГ СО РАН), второй - в Пекине (Институт овощеводства и цветоводства).
    1324
  • 19/09/2016

    Михаил Федорук: наше сотрудничество с Таиландом развивается с хорошей динамикой

    ​Исследовательский центр продовольственной безопасности (НГУ) и Школа биоресурсов и технологий Технологического университета им. Короля Монгкута Тонбури (Таиланд) уже осуществляют ряд совместных проектов.
    2029
  • 19/07/2019

    В ИЯФ СО РАН создают установку для щадящего избавления пациентов от рака

    Иногда путь перспективных, казалось бы, технологий в повседневную реальность тернист. Достаточно вспомнить управляемый термоядерный синтез. Особенно обидно, когда речь идет о спасении человеческих жизней, а методика лечения многие десятилетия остается экспериментальной.
    318
  • 10/08/2018

    Ученые установили, что боли в спине связаны с генами и депрессией

    Коллектив ученых из России (Институт цитологии и генетики СО РАН и Новосибирский государственный университет), Великобритании, США и Нидерландов провел масштабное полногеномное исследование ассоциаций болей в пояснице и различных других состояний.
    821
  • 15/11/2019

    Александр Чернявский: сильным и энергичным людям не всегда получается найти общий язык друг с другом

    ​АЛЕКСАНДР ЧЕРНЯВСКИЙ, хирург с 35-летним стажем, в этом году начал исполнять обязанности руководителя клиники Мешалкина. В интервью «Континенту Сибирь» он рассказал о том, как клиника сумела преодолеть проблемы, с которыми столкнулась в этом году, и как планирует работать дальше.
    175
  • 20/06/2018

    Возможные перспективы Академгородка 2.0

    ​Ведущие ученые СО РАН продолжили обсуждение проектов развития научной инфраструктуры Новосибирского научного центра. Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН выступил инициатором проекта «Сибирский центр малотоннажной химии».
    1215