Марганец помогает стафилококку убивать сердце

Ученые исследовали золотистый стафилококк. Известно, что этот микроб — основной инициатор внутрибольничных инфекций и умеет защищаться от антибиотиков (причем умел это делать еще до того, как антибиотики появились). Стафилококк вызывает много разных заболеваний, одно из них — инфекционный эндокардит, или воспаление внутренней оболочки сердца.

Чтобы стафилококк жил и процветал в организме хозяина, то есть пациента, ему нужны питательные элементы, например марганец, без которого он не может расти. Иммунная система «знает» об этом и старается лишить микробы нужного им металла.

Марганец в больших количествах содержится в орехах, особенно в фундуке, в шпинате, чесноке и другой зелени. Ученые из Университета Вандербильта решили выяснить, что будет, если марганца в организме станет слишком много, сможет ли иммунная система помешать бактерии добраться до марганца и расти. Для этого они провели эксперименты с лабораторными мышами, которые сидели на диете с содержанием марганца, втрое большим, чем обычно (к их обычному корму добавили карбонат марганца).

Мышей на марганцевой диете заразили золотистым стафилококком и сравнили с такой же группой животных, которые питались, как обычно. Через 96 часов после начала эксперимента в группе на марганце погибло от инфекции более 80% животных, а в контрольной — только 20%. Анализ тканей животных показал, что в сердце накапливался марганец и что этот орган был поражен стафилококком сильнее, чем у контрольных мышей.

Нейтрофилов — клеток иммунной системы — было в зараженных тканях не меньше обычного, но они не могли ничего поделать с бактерией. Они должны были отрезать доступ бактерий к марганцу с помощью белка калпротектина, который связывает марганец, делая его недоступным для бактерий. Но по неизвестным причинам именно в сердце этого не произошло. Ученые заражали мышей штаммом стафилококка, у которого нет транспортных белков для доставки марганца в клетку, но его было так много, что бактерии росли и без них.

Еще один механизм борьбы с стафилококком — убийство бактерий нейтрофилами с помощью активных форм кислорода — тоже не сработал. Ученые поставили еще один эксперимент, заразив мышей штаммом, который не может синтезировать супероксиддисмутазу (СОД) — фермент, защищающий от действия активных форм кислорода. Оказалось, что в присутствии марганца бактерии чувствовали себя достаточно хорошо и без СОД. Марганец, так и не убранный кальпротектином, действовал еще и как антиоксидант и защищал бактерии от кислородных радикалов.

Ученые обращают внимание на то, что у пациентов, получающих в больницах питание через капельницу, в крови повышается уровень марганца в 2−4 раза. Что, судя по результатам исследования, повышает их риск заболеть эндокардитом. Как пишут ученые, связь между повышенным содержанием марганца и эндокардитом у человека еще нужно исследовать, но уже предлагают снижение марганца в пищевых добавках как способ снизить риск заболевания.

Исследование описано в журнале Cell Host & Microbe.

Если марганец помогает и защищает бактерии, то медь как раз наоборот.