Токсин Escherichia coli вызывает заболевание почек, активируя систему комплемента

Гемолитико-уремический синдром (ГУС), вызываемый шига-токсином Escherichia coli, — острое заболевание почек, которое у детей заканчивается летально в 5% случаев. Международная группа исследователей обнаружила, что мишень бактериального токсина — подоциты, которые участвуют в сигнальном взаимодействии с эндотелием и активируют систему комплемента.

ГУС относится к группе системных заболеваний, называемых тромботическими микроангиопатиями (ТМА). Эти заболевания развиваются при повреждении эндотелиальных клеток, приводящем к тромбозам. Специфического метода лечения ГУС не существует. В клинической практике используется препарат экулизумаб, который ингибирует терминальную систему комплемента. Однако до сих пор оставалось неясным, почему именно клубочковое микроциркуляторное русло чувствительно к токсину E.coli.

Шига-токсин (Stx) воздействует на клеточный рецептор Gb3/CD77, с помощью которого он проникает в клетку. У человека этот рецептор экспрессируется на подоцитах — клетках, которые покрывают капилляры клубочков, — а также на эндотелиоцитах этих капилляров. В то же время у мышей экспрессия Gb3 происходит вне клубочка, из-за чего на мышах сложнее моделировать ГУС человека. В более ранних исследованиях было показано, что нокдаун VEGF-A в подоцитах у взрослых мышей приводил к развитию ТМА. Опираясь на эти данные, авторы настоящего исследования предположили, что рецептор Gb3 может служить основной мишенью Stx при ГУС.

Чтобы проверить свою гипотезу, ученые получили трансгенных мышей, у которых Gb3 экспрессировался исключительно в подоцитах. В качестве контроля они использовали мышей с нокаутом Gb3. Модельным и контрольным животным внутрибрюшинно вводили шига-токсин в дозировке 10 нг/г. На 10-й день у мышей, экспрессирующих Gb3 в подоцитах, наблюдались системные проявления ГУС: тромбоцитопения, микроцитарная гемолитическая анемия и уремия.

При помощи иммунофлуоресценции исследователи обнаружили, что в почках трансгенных мышей под действием шига-токсина возрастал уровень факторов системы комплемента. Эти данные подтвердились и на человеческих образцах — иммуногистохимический анализ биопсий, полученных от пациентов с диагнозом ГУС, также показал активацию терминальной системы комплемента.

Затем методом in situ гибридизации авторы исследовали уровень экспрессии VEGF-A (фактор роста эндотелия сосудов) в подоцитах мышей. Они установили, что Stx снижает экспрессию VEGF-A не только на уровне трансляции, но и на уровне транскриптов.

В экспериментах in vitro ученые показали, что подоциты взаимодействуют с эндотелиоцитами капилляров клубочков. Дефицит VEGF-A в этих опытах приводил к потере гликокаликса эндотелиоцитов и снижал экспрессию фактора комплемента H (CFH) в этих клетках. Аналогичный эффект наблюдался при обработке подоцитов Stx — контактирующие с ними эндотелиоциты экспрессировали меньше компонентов гликокаликса и CFH. Все это приводило к активации терминальной системы комплемента. Интересно, что VEGF-A обладал защитным действием — обработка клеток этим фактором снижала потерю гликокаликса и активацию системы комплемента.

«Это исследование не только показало, как именно шига-токсин способен поражать почки и вызывать такие серьезные повреждения, но и выявило способ, с помощью которого можно остановить развитие ГУС препаратом, уже применяемым в клинической практике, — комментирует доктор Эйлин МакМахон, исполнительный директор по исследованиям и политике Фонда исследований почек ( Kidney Research UK). — Это еще один яркий пример важности исследований для поиска новых вариантов лечения пациентов, и мы с нетерпением ждем следующих шагов в рамках этого проекта».

Цитата по пресс-релизу

Малая РНК регулирует продукцию шига-токсина кишечной палочкой