Защитная антибактериальная реакция у животных включается тогда, когда бактерий становится достаточно много, чтобы они стали представлять опасность.

Патогенные бактерии начинают вредить, только когда их становится достаточно много. Особенно это заметно в случае так называемых оппортунистических инфекций, когда микробы начинают активно размножаться и запускают болезнь только при благоприятных условиях. При этом они выделяют токсины, которые помогают им закрепиться в организме и обеспечить себя ресурсами. Один из примеров условно патогенных бактерий – синегнойная палочка Pseudomonas aeruginosa, которую можно найти в каждом туалете, и которая может вызывать достаточно тяжёлые заболевания, вплоть до пневмонии и сепсиса.

Бактерии Pseudomonas aeruginosa атакуют клетки лёгочного эпителия. (Фото: SNSF Scientific Image Competition / Flickr.com) 

О том, не пора ли начинать атаку, бактерии узнают, общаясь друг с другом с помощью особых сигнальных молекул. Эти молекулы помогают им понять, достаточно ли много бактериальных клеток, чтобы им всем вместе начать синтезировать токсины и другие вещества, помогающие защититься от иммунитета. На атаку нужна энергия, и если бактерии не смогут укорениться в организме, то все потраченные ресурсы пропадут зря. Поэтому общение с помощью химических сигналов для бактерий крайне важно.

Но ведь и для иммунитета также важно знать намерения бактерий: если их мало, то не стоит тратить на них силы – они ведь и сами знают, что их мало, и не будут вредить. Однако нужно вовремя заметить, когда микробы вдруг решат перейти к активным действиям. А заметить это можно, перехватив те самые бактериальные сигналы.

Исследователи из Института биологии инфекций Общества Макса Планка вместе с коллегами из других научных центров пишут в Science, что наши клетки действительно умеют анализировать сигналы от бактерий. Эксперименты ставили с клетками рыб, мыши и человека – у всех у них есть так называемые арил-гидрокарбоновые рецепторы, с которыми могут взаимодействовать несколько типов бактериальных молекул, которые относятся к чувству кворума. (С помощью чувства кворума бактерии оценивают собственную численность и коллективные возможности.)

Некоторые из таких молекул выделяются только тогда, когда микробов ещё мало, и если они связываются с рецепторами на клетках животных, защитная реакция подавляется – в ней пока просто нет нужды. Но если клетки начинают чувствовать по бактериальным молекулам, что кворум для атаки у бактерий вот-вот наберётся, то в клетках с помощью тех же арил-гидрокарбоновых рецепторов включаются гены, помогающие справиться с бактериальным вторжением. Воспалительная реакция и прочие иммунные процессы ведь не только истребляют бактерии и заражённые ими клетки – иммунное оружие довольно ощутимо может задеть и здоровые ткани. Если активировать иммунитет в полную силу, едва только заметив каких-нибудь бактерий, от этого будет больше вреда, чем пользы. Поэтому животные обзавелись рецепторами, позволяющими оценивать численность врага, реагировать на него только тогда, когда действительно нужно.