Зараженные патогенными бактериями клетки подавляют иммунную защиту, изменяя физические характеристики внутренних мембран. Внутри макрофагов возбудители туберкулеза выделяют внеклеточные везикулы, которые внедряются в мембрану фагосомы и значительно увеличивают ее механическую прочность. Это препятствует уничтожению патогена клеткой и способствует распространению инфекции в прилежащие здоровые ткани.
Иммунные клетки, в частности макрофаги, противодействуют инфекции, захватывая бактерии и помещая их во внутриклеточные структуры — фагосомы. В обычных условиях фагосома должна пройти созревание и объединиться с лизосомой, органеллой, содержащей ферменты, необходимые для переваривания бактерий. До недавнего времени предполагалось, что бактерии препятствуют этому процессу, используя белковые токсины. Кроме того, известно, что микобактерии высвобождают внеклеточные везикулы – липидные пузырьки, которые взаимодействуют с иммунными клетками и изменяют их функционирование.
Согласно исследованию, результаты которого были представлены на ежегодной конференции Биофизического общества в Сан-Франциско, изучили действие внеклеточных везикул палочки Коха ( Mycobacterium tuberculosis). С использованием флуоресцентной микроскопии времени жизни (FLIM) и молекулярных зондов Flipper-TR исследователи получили возможность в режиме реального времени измерять натяжение мембран, находящихся внутри живых макрофагов. Чтобы подтвердить наблюдаемые механические изменения, авторы дополнительно применили микропипетки для захвата искусственных липидных моделей мембран.
Согласно результатам исследования, микобактерии, даже находясь внутри макрофага, продолжают активно выделять везикулы. Эти частицы объединяются с мембраной фагосомы, где содержится бактерия, а также с мембранами лизосом. Липиды, составляющие туберкулезную палочку, отличаются от собственных и приводят к избыточной натяженности и повышенной жесткости мембран макрофагов. На биохимическом уровне это подавляет функционирование белка Rab5 – ключевого регулятора, отвечающего за начало процесса созревания фагосомы. В конечном итоге лизосома не может образовать контакт с фагосомой, содержащей бактерию, и патоген сохраняет свою жизнеспособность.
Согласно исследованиям, бактерии используют везикулы для удаленного подавления функций других клеток. Патогенные липиды покидают первую инфицированную клетку и проникают в соседние здоровые макрофаги. Внутри этих клеток они предварительно изменяют внутренние мембраны, увеличивая их натяжение и вязкость. Таким образом, когда подготовленная клетка впоследствии пытается поглотить бактерию, ее защитные механизмы оказываются деактивированы.
Исследования демонстрируют, что бактерии контролируют клетки-хозяева посредством как химических, так и физических характеристик мембран. Специалисты считают, что разработка лекарственных средств, способствующих восстановлению нормального состояния мембран клеток, позволит макрофагам вновь эффективно бороться с бактериями, находящимися в защищенном состоянии внутри фагосом.