Ученые раскрыли секретное оружие Helicobacter pylori

Болезнетворная бактерия Helicobacter Pylori, открытая в 1982 г., выживает в желудке человека, несмотря на высокую кислотную среду. Считается, что эта бактерия живет в организме каждого второго человека, хотя обычно у большинства инфицированных людей она не вызывает проблем со здоровьем. Однако, инфекция H. pylori считается одной из самых распространенных бактериальных инфекций человека в мире и ведущей причиной развития диспепсии, язвенной болезни и рака желудка.

Кислотная среда желудка человека не оказывает антисептического действия на H. pylori благодаря уникальным эволюционным приспособлениям, приобретенным бактерией: она научилась скрываться в кислотоустойчивом толстом слое слизи, покрывающем стенки желудка. Оказавшись в слое слизи, бактерия с помощью особых адгезионных белков прикрепляется к углеводным молекулам, которые в норме находятся на стенках желудка. Это соединение настолько сильное, что бактерия может противостоять попыткам организма «изгнать» ее, что позволяет патогену безнаказанно колонизировать слизистую оболочку желудка.

Исследователи из Школы Фармакологии при Университете Ноттингема (School of Pharmacy at The University of Nottingham, Великобритания) и компании AstraZeneca обнаружили молекулярный механизм, на котором основана работа наиболее изученного адгезионного белка H.pylori, позволяющего бактерии прикрепляться к сахарам в желудке человека. Результаты исследования были опубликованы в журнале Science Advances.

До этого момента выявление молекулярных взаимодействий, которые позволяют H. pylori выживать в таких суровых условиях, казалось невозможным.

По мнению исследователя Наима Хейджа (Naim Hage), который работал над этим проектом в рамках своей докторской диссертации, несмотря на то, что еще рано делать окончательные выводы, полученные данные являются хорошей новостью для пациентов.

Используя чрезвычайно мощные рентгеновские лучи, ученые смогли на атомном уровне изучить взаимодействие между адгезионным белком H. Pylori BabA и сахарами Lewisb слизистой оболочки желудка. Результаты исследования показали, что на самой вершине белка BabA находится специфическая бороздка, позволяющая белку надежно прикрепиться к сахару Lewisb с использованием сети водородных связей.

Исследовательская группа также продемонстрировала, что эти связи очень чувствительны к малейшим изменениям окружающей среды. Например, если нарушаются некоторые из водородных связей, то взаимодействия больше не происходит, и молекулы белка и сахара не соединяются между собой. Эти данные о молекулярных взаимодействиях, которые необходимы для адгезии, можно использовать для развития новых перспективных стратегий терапии инфекции H. pylori.

Полученные данные послужат основой для будущих исследований специалистами из Университета Ноттингема и компании AstraZeneca в области «анти-адгезионных стратегий». Предполагается, что эта стратегия будет основана на применении ингибиторов соединения BabA:Lewisb, которые будут «очищать» желудок от H. pylori путем отсоединения бактерии от его стенок. Подобные новые стратегии терапии инфекции H. pylori необходимы населению, поскольку бактерия приобретает устойчивость к действию традиционных методов антибиотикотерапии по всему миру.

«Поскольку белок BabA является уникальным для H. pylori, мы можем таргетно на него воздействовать и, возможно, полностью уничтожить эту бактерию, не затрагивая другие бактерии, относящиеся к нормальной флоре человека. В случае успеха эта терапевтическая стратегия будет чрезвычайно эффективной для лечения инфекции H. pylori, которая уже устойчива к действию антибиотиков», – говорит Наим.

«Несмотря на то, что это исследование отвечает на давно возникшие вопросы о том, как H. pylori колонизирует желудок, оно представляет собой лишь первый шаг в направлении разработки новых методов терапии. В ближайшие несколько лет исследования, проводимые в лаборатории, будут иметь решающее значение для определения того, является ли подход, противодействующий адгезии белка BabA, жизнеспособным и может ли он превратиться в клиническую разработку. Аналогичный подход уже позволил получить многообещающие результаты при лечении инфекций мочевыводящих путей на доклинических моделях. Заглядывая вперед, мы рады продолжить тесное сотрудничество с компанией AstraZeneca, которая внесла большой вклад в это исследование», – говорит ответственный исследователь проекта, доктор Франко Фальконе (Franco Falcone).

По материалам University of Nottingham

Оригинальная статья:
Franco H. Falcone et al. Structural basis of Lewisb antigen binding by the Helicobacter pylori adhesin BabA. Science Advances, August 2015 DOI: 10.1126/sciadv.1500315