Результаты, опубликованные 7 сентября в Proceedings of the National Academy of Sciences, предлагают новые ключи к разгадке того, как Candida albicans, грибок, вызывающий вагинальные дрожжевые инфекции и молочницу во рту, может вызвать смертельную инфекцию, попав в кровоток. .Когда организм сталкивается с инфекцией, клетки вырабатывают выброс свободных радикалов, чтобы убить микробы. C. albicans и другие грибы используют медь в качестве подпитки фермента, предназначенного для нейтрализации атаки свободных радикалов. Но как только организм обнаруживает грибковую инфекцию, он выбрасывает медь в кровоток для борьбы с ней, оставляя голодный по меди грибок в тканях, таких как почки.Но вместо того, чтобы препятствовать тому, чтобы медь питала его защиту, команда Джона Хопкинса обнаружила, что C. albicans уникальным образом эволюционировал, чтобы переключиться с использования меди для борьбы со свободными радикалами на использование металлического марганца.

«Мы обнаружили здесь очень умную адаптацию к изменениям в меди во время инфекции», — говорит руководитель исследования Валерия К. Кулотта, доктор философии, профессор кафедры биохимии и молекулярной биологии школы Bloomberg. «Чем больше мы узнаем о способности этого патогена выживать внутри человека, тем больше уязвимых мест мы сможем выявить».C. albicans может стать смертельным для человека только после того, как попадет в кровоток, а затем может повлиять на печень, селезенку и почки.

Люди с ослабленной иммунной системой, такие как недоношенные дети, пациенты с химиотерапией и люди с ВИЧ, особенно уязвимы для этого и могут умереть от почечной недостаточности, которую она вызывает.Используя мышиную модель C. albicans, Кулотта и ее команда попытались понять, почему патоген переключается с меди на марганец, чтобы бороться со свободными радикалами. Они обнаружили удивительную роль меди в иммунитете — уровень меди в кровотоке повышается во время инфекции в попытке убить патоген с помощью отравления медью.

Такие органы, как почки, отправляют свою медь в кровоток, вызывая падение ее уровня.На этом история, скорее всего, и закончилась бы, если бы грибок не изменил способ своей защиты — одно из новых открытий команды Джонса Хопкинса.

Неожиданным поворотом стало то, что фермент, который C. albicans использует для противодействия свободным радикалам, изменяется от фермента, требующего меди, к ферменту, требующему марганца. Затем гриб может использовать марганец для нейтрализации атаки.«Гриб смеется над потерей меди из-за простой замены металлов», — говорит Кулотта. «Каким-то образом этот гриб эволюционировал, чтобы адаптироваться к атаке иммунной системы.

Это позволяет C. albicans выжить, когда другие организмы могут быть поражены».Медь и марганец содержатся в организме человека в относительно небольших количествах. Медь в основном поступает из рациона ракообразных, таких как омары и крабы, а также из овощей, выращенных на медьсодержащей почве.

Марганец содержится в цельнозерновых, орехах, листовых овощах и чаях.Медь, как известно, препятствует распространению бактерий. В Великобритании, например, многие больницы заменили стальные дверные ручки на медные.

Патогены не могут жить на поверхности медных шишек, что значительно снижает распространение инфекций.Современные противогрибковые препараты воздействуют на поверхность клетки, уничтожая грибок. Но существует растущая проблема устойчивости человека к противогрибковым препаратам, аналогичная хорошо известной проблеме устойчивости к антибиотикам. Так же, как это произошло с некоторыми антибиотиками, некоторые грибки эволюционировали из-за чрезмерного использования текущих противогрибковых препаратов и могут больше не реагировать на препараты, предназначенные для их лечения.

Кулотта говорит, что в будущем, возможно, удастся разработать лекарства, которые нарушат процесс перехода C. albicans с фермента на основе меди на фермент на основе марганца.