Bakteriální enzym spojený se srdečními komplikacemi při pneumonii

Pneumonie je onemocnění, které zatěžuje zdravotnický systém více než 1,2 miliony návštěv na pohotovosti ročně a více než 41 000 úmrtí dospělých ve Spojených státech. Na celém světě ročně zemře na tuto nemoc více než milion dětí mladších pěti let. Ale zatímco se minulý výzkum soustředil na plíce, může vyvolat srdeční komplikace – jako je srdeční selhání, arytmie nebo infarkty – které způsobují smrt.

Nyní vědci z University of Maryland School of Medicine (UMSOM) a University of Alabama v Birminghamské Heersink School of Medicine identifikovali bakteriální enzym, který může být důvodem, proč někteří lidé dostanou srdeční komplikace se zápalem plic, zatímco jiní ne. Vzhledem k tomu, že enzymy vytvářejí chemické reakce, které pomáhají bakteriím přežít, růst a někdy napadnout tkáně, vědci pochopili tento konkrétní enzym zmpBby se mohly stát cílem budoucích vakcín nebo lékových terapií. Své poznatky zveřejnili v Zprávy buňky dne 4. prosince.

„Asi jeden z pěti lidí hospitalizovaných se zápalem plic bude trpět život ohrožujícími srdečními příhodami a dokonce i v následujících letech bude mít alespoň dvakrát vyšší pravděpodobnost, že zažije nějakou formu srdečního selhání,“ řekl hlavní autor studie Carlos J. Orihuela, PhD, profesor mikrobiologie na University of Alabama v Birminghamu.

Přestože existuje několik bakterií a virů způsobujících zápal plic, tým se zaměřil konkrétně na Streptococcus pneumoniaehlavní příčinou komunitní pneumonie. Použili bakteriální genomové asociační studie (bGWAS), myší modely a srdeční organoidy, aby potvrdili a učinili objev, že S. pneumoniae může přímo poškodit srdce a to zmpB potencuje invazi S. pneumoniae do srdce, resp.

„Tato role pro zmpB je zcela nový a tyto informace z něj nyní činí potenciální cíl léčby,“ řekla Orihuela.

„Když jsme zkoumali stovky kmenů izolovaných od pacientů, u kterých se rozvinuly srdeční komplikace, a porovnali jsme ty s bakteriemi od pacientů, kteří prodělali pouze zápal plic, okamžitě nám vyskočil vzorec. Pacienti se srdečním selháním byli častěji infikováni verzí S. pneumoniee, která nesla gen zmpB s výrazným genetickým rysem, doménami FIVAR, což jsou speciální segmenty, které pomáhají bakteriím napadnout a přežít v srdečních buňkách a způsobit kapsy infekce,“ řekl Adonis D’Mello, PhD, bioinformatický analytik ve skupině Hervé Tettelin, PhD, profesor mikrobiologie a imunologie na UMSOM a Institute for Genome Sciences. má, který dosud neměl žádnou charakterizovanou funkci, tím větší poškození srdce způsobuje.“

Vědci infikovali myši buď běžným kmenem zápalu plic, nebo geneticky modifikovaným kmenem, kde je vyřadili zmpB gen a sledovali progresi onemocnění. Zjistili, že u myší infikovaných normálním kmenem se vyvinuly četné srdeční mikroléze a buněčná smrt, která poškodila srdce, ale ty, které měly vyřazený kmen, měly jen málo nebo žádné mikroléze nebo buněčnou smrt kolem srdce.

Dále vystavili srdeční buňky bijící srdeční organoidy vyrostlé z lidských kmenových buněk v Petriho misce jednomu ze tří testů: infikovali je kmeny pneumokoků s a bez zmpB gen, stejně jako různé verze zmpB. Ti s zmpB s připojenými doménami FIVAR a napadlými srdečními buňkami, zatímco ty, které postrádaly domény FIVAR, snížily smrt buněk srdeční tkáně a vstup bakterií.

„U modelů myší jsme se naučili, že zranění srdce závisí na zmpB vyjádřeno kmenem a organoidy, jsme se dozvěděli, že se to děje proto, že proteiny vybavené doménami FIVAR pomáhají bakteriím napadnout srdeční buňky a poškodit je,“ řekl Dr. Tettelin.

„Doufáme, že pochopením těchto molekulárních otisků můžeme pacienty lépe chránit před rizikem poškození srdce během onemocnění se zápalem plic nebo alespoň minimalizovat závažnost,“ řekl Dr. Orihuela. „Ačkoli je třeba udělat více práce, než bude připraveno pro kliniku, je možné, že pomocí jednoduchého genetického testu lékaři dokážou identifikovat vysoce rizikové kmeny bakterií v rané fázi infekce pro bližší sledování srdce nebo cílenou léčbu, která zabrání poškození srdce.“

„Jsou to mimořádně důležitá zjištění,“ řekl Mogens Kilian DMD, DSc, Dr. hc, FKC, R1, emeritní profesor lékařské mikrobiologie na Aarhus University v Dánsku, který je odborníkem v této oblasti, ale tohoto výzkumu se neúčastnil. „Studie nejenže identifikuje funkci tajemného enzymu v Streptococcus pneumoniae vysvětluje také patogenezi závažných komplikací spojených s infekcemi způsobenými některými kmeny tohoto patogenu, a tím otevírá potenciální cestu k prevenci.“