Вирусы помогут управлять численностью возбудителей заболеваний

Ученые разработали математическую модель взаимодействия бактерий-возбудителей опасного заболевания и их вирусов. Полученные данные открывают новые возможности для того, чтобы контролировать распространение мелиоидоза — острой инфекционной болезни, часто приводящей к смерти пациентов. Результаты работы опубликованы в журнале Scientific Reports. Мелиоидоз — острая инфекционная болезнь, протекающая в виде тяжелого сепсиса с образованием множественных гнойных воспалений в различных органах. В 40% случаев она приводит к смерти пациентов. Особенно сильно рискуют заразиться этим заболеванием люди, страдающие от диабета. Возбудитель мелиоидоза — бактерия Burkholderia pseudomallei (бацилла Уитмора), которая особенно активна в воде и почве. Болезнь широко распространена в Юго-Восточной Азии, а также Индонезии, Австралии, Западной и Восточной Африке. «Мелиоидоз — серьезное и опасное заболевание, но многие исследования на эту тему в основном сводятся к исследованию бактерий, а фагам, которые обнаружены в местах обитания патогена, не уделяется должного внимания, — рассказывает один из авторов исследования Андрей Морозов из Университета Лестера (Великобритания). — Мы задались вопросом: возможно ли предсказать изменение числа патогенных бактерий и какую роль в этом процессе играют фаги в зависимости от сезона и погодных условий». Для этого ученые разработали несколько математических моделей, которые предсказывают сезонную и ежедневную динамику размера популяций бактерий Burkholderia pseudomallei, связанных с зависимыми от температуры фагами, на рисовых полях в двух провинциях Таиланда. В качестве переменных использовались данные о температуре и уровне ультрафиолетового излучения. Результаты моделирования показывают, что наиболее опасен период с марта по сентябрь. Основной источник смертности бактерий — заражение фагами, то есть вирусами, которые поражают бактерии избирательно. Весной и летом, когда уровень ультрафиолетового излучения высок, фаги умирают, поэтому число бактерий растет. В то же время в богатой питательными веществами среде в том случае, если интенсивность УФ-излучения остается постоянной, решающую роль играет температура. Так, если она выше 35 0C, фаг переходит в состояние, когда он уничтожает клетки бактерии (так называемый литический цикл), что позволяет контролировать размер популяции патогена. Модель также показывает, что количество свободных от фагов бактерий максимально вечером (около 20:00) и минимально утром (около 09:00). Помимо ультрафиолетового излучения, на уровень свободных фагов влияют и используемые удобрения. Недавние исследования показывают, что химикаты на основе меди убивают фаги, как влияют другие — пока неизвестно. Однако они делают динамику непредсказуемой, что потенциально может быть опасно для человека. «В отличие от лабораторных условий, в природе и у лизогена (бактерии, инфицированной фагом), и у патогенной бактерии есть ограничивающие факторы, от которых зависит размер их популяции, — добавляет соавтор Андрей Летаров из Института микробиологии имени С.Н. Виноградского РАН. — Чтобы сделать модель более реалистичной, мы измерили целый ряд реальных параметров фагов. Таким образом, модель предсказывает, при каком соотношении сезонных параметров повышается риск заражения мелиоидозом». Модель показывает, как фаг взаимодействует с бактерией. Полученные результаты открывают целый ряд возможностей для того, чтобы контролировать заболевание: начиная от пересмотра и определения графика полевых работ в зависимости от сезона, понимания того, в какое время могут потребоваться дополнительные меры безопасности, как, например, специальная экипировка, и заканчивая тем, какие удобрения не вредят фагам и могут быть использованы для того, чтобы ограничивать популяцию патогенных бактерий. Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще. Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.