Как штаммы Acinetobacter baumannii сохраняют жизнеспособность в условиях обезвоживания?

Acinetobacter baumannii является одним из главных возбудителей внутрибольничных (нозокомиальных) инфекций, демонстрирующий высокий и постоянно растущий уровень устойчивости к антимикробным препаратам. Поэтому изучение данного патогена вызывает особенный интерес у исследователей.

Известно, что штаммы Acinetobacter baumanii способны сохранять жизнеспособность в течение месяцев без доступа к воде, в условиях полного обезвоживания.
Группе специалистов из Медицинского центра Университета Вандербильта удалось изучить механизм, с помощью которого этот патоген выживает в условиях дегидратации. Такой организм способен синтезировать специальные гидрофобные белки, которые защищают его от потери воды.
Данное открытие, о котором сообщается в журнале «Cell Host & Microbe», может стать основой в борьбе с патогенными штаммами A. baumannii,

«A. baumannii, из-за его резко растущей устойчивости к известным и применяемым в настоящее время антибиотикам, ВОЗ считает одним из самых клинически значимых микроорганизмов, для борьбы с которым необходимо применение новых антибиотиков», — сказал Эрик Скаар, директор Вандербильтского института иммунологии. —
A. baumannii заселяет различные поверхности в медицинских отделениях больниц, от него чрезвычайно трудно избавиться, он поражает в первую очередь тяжелых пациентов, зачастую, иммуноослабленных».

Кроме того, ослабление инфекционного контроля во время пандемии COVID-19, привело к значительному увеличению числа заболеваний, вызванных A. baumannii.
Чтобы изучить, как A. baumannii переносит обезвоживание, доктор Эрин Грин провел исследования, в которых впервые определялось влияние высыхания на физиологию и патогенез A. baumannii. Ученые обнаружили, что штаммы A. baumannii после выживания в условиях полного обезвоживания (дегидратации) в течение семи месяцев и последующей регидратации показывали даже бОльшую патогенность. Они также доказали, что клинические штаммы A. baumannii, выделенные в последнее время, были в 10 раз более устойчивы к дегидратации, чем штаммы, выделяемые в лабораториях раньше.

Используя генетический скрининг, Грин и его коллеги обнаружили два белка «устойчивые к регидратации» A. baumannii, которые группа назвала: «DtpA» и «DtpB». «Белки имеют необычную аминокислотную последовательность повторяющихся единиц и не похожи на типичные белки», — отметил Скаар. —
Аминокислотные последовательности этих белков, действительно, удивили нас, и мы довольно быстро выяснили, что «DtpA» и «DtpB» разделяют эти необычные свойства с группой белков, называемых «внутренне неупорядоченными белками», которые присутствуют в организмах, чрезвычайно устойчивых к обезвоживанию».

В список таких организмов входят: тихоходки (микроскопические беспозвоночные, близкие к членистоногим), нематоды (круглые черви), дрожжи и семена растений. «DtpA» и «DtpB» являются одними из первых «внутренне неупорядоченных» белков у бактерий.

«Было очень интересно узнать, что Acinetobacter для противодействия обезвоживанию использует ту же стратегию, что и тихоходки, которые являются, как известно, одними из самых устойчивых к экстремальным физическим воздействиям организмов и способны выжить даже в открытом космосе», — сказал Скаар.

Исследователи продемонстрировали, что экспрессия «DtpA» у пробиотиков (препаратов, содержащих полезные бактерии в высушенном или растворенном виде) может защитить их от потери воды после высыхания. Они также показали, что сушка или термоинактивация очищенного белкового фермента в присутствии белка «DtpA» защищает его активность.
«Мы считаем, что эти белки могут иметь практическое применение для сохранения активности пробиотиков», — отметил Скаар.

Полученные результаты можно использовать для сохранения активности как фармацевтических препаратов, имеющих белковую основу, так и живых бактерий (пробиотиков), которые высушивают и таблетируют.

«Если вы включите эти белки в состав пробиотика, у бактерий пробиотика будет гораздо больше шансов пережить обезвоживание (сушку) в процессе изготовления, сохранив свою жизнеспособность и активность».

Мнение специалиста: Понимание механизмов и причин сохранения жизнеспособности штаммов Acinetobacter baumannii в условиях обезвоживания дает возможность не только результативно бороться с этим патогеном, но и сохранять эффективность пробиотиков при их терапевтическом применении.
Green, E.R., et al. (2022) Bacterial hydrophilins promote pathogen desiccation tolerance. Cell Host & Microbe. doi.org/10.1016/j.chom.2022.03.019.