当人们患上细菌感染时，首要任务是治疗疾病。但是这些病原体来自何处以及它们在感染发生之前如何在环境中茁壮成长?由维也纳大学微生物学和环境系统科学中心的Matthias Horn领导的国际团队使用一种导致肺部疾病的重要细菌病原体来解决这个问题。他们的研究结果最近发表在科学期刊mBio上。
嗜肺军团菌是军团病(军团病)的病原体，军团病是一种非典型肺炎，对健康人无害，但对免疫功能低下的患者可能有生命危险。自2000年以来，军团菌引起的疾病病例数量一直在增加，仅在2017年就有228例登记病例和10例死亡。欧洲最近的一次重大疫情发生在2018年9月的意大利城市布雷西亚。超过400名患者患有肺炎，不得不在医院接受治疗。
军团菌的自然栖息地是来自湖泊和河流的沉积物，但它们也出现在人造水系统中。“它们在原生动物中繁殖，如变形虫，最终在病原体释放后被破坏。正是这种特性使军团菌能够感染人类。这种疾病通常只发生在军团菌在原生动物中增殖后，”Matthias Horn解释说。成立了微生物学和环境系统科学中心，他与巴斯德研究所和密歇根大学的团队和科学家一起研究了变形虫军团菌的生命周期。
防止病原体
军团菌不是唯一能够在原生动物中存活的细菌。单细胞微核生物如原生动物通常含有其他不伤害它们的细菌，即所谓的内共生菌。研究小组现已发现这些细菌对军团菌的增殖和扩散有显着影响。在许多实验中，他们能够证明如果军团菌含有内共生菌，它们在变形虫中的增殖效率就会降低。令人惊讶的是，大多数具有内共生体的变形虫存活在军团菌的致死性感染中。“那些先前在变形虫内部发生变形虫增殖的细菌感染性相当低，因此感染新变形虫的成功率较低”，LenaKönig说，
揭示分子机制
为了更好地了解在内皮细胞中含有内共生菌并被军团菌感染的变形虫内部发生了什么，科学家们仔细研究了这两种细菌的基因表达。“RNA测序可以得出关于变形虫内发生的生物事件的结论，”在该项目中发挥重要作用的博士后研究员Cecilia Wentrup解释说。König补充说：“我们找到了军团菌感染力减弱的解释。他们似乎失去了原生动物内部营养素的竞争，原生动物和天然内共生体都需要生存。” 结果：军团菌繁殖速度更慢，不能产生变形虫和人类感染所必需的毒力因子。例如，病原体不能移动并且缺乏重要的储存化合物。
从实验室到环境
另一项观察引起了研究人员的兴趣。生长停滞不仅适用于常用的实验室菌株，也适用于从环境中新鲜提取的变形虫，以及最近分离的军团菌。因此，变形虫的内共生菌是军团菌增殖和扩散的决定性因素，不仅在实验室条件下，而且可能在环境中。这是特别重要的，因为大多数变形虫在自然条件下携带细菌共生体。因此，目前的研究有助于更好地了解这些细菌病原体在环境中的生活方式。