Jak pneumokoki dziurawią mięsień sercowy

Sezon sprzyja rozmowom o infekcjach, zresztą infekcje pneumokokowe (Streptococcus pneumoniae) są tematem nieustannie powracającym, głównie ze względu na kwestię szczepień ochronnych. Obecnie – mimo rekomendacji ekspertów -bezpłatne szczepienia przeciwko pneumokokom oferowane są wyłącznie dzieciom z grup ryzyka, reszta rodziców musi liczyć się z kosztami lub "polować" na akcje samorządów niekiedy fundujących szczepienia mieszkańcom. Tymczasem dwoinki zapalenia płuc to bakterie groźne nie tylko dla dzieci. O tym, jak bardzo groźne, wciąż zdobywamy nowe dane.

O ile badania nad samymi szczepieniami przeciwko pneumokokom są reprezentowane w prasie branżowej dość obficie, sama biologia zakażeń, wydawała się mniej interesującym dla szerszej publiczności zagadnieniem. Aż do zeszłego tygodnia.

Powikłania kardiologiczne (niewydolność krążenia, zaburzenia rytmu, ostre epizody niedokrwienne) obserwowane u chorych hospitalizowanych z powodu pneumokokowego zapalenia płuc są zjawiskiem znanym i udokumentowanym – szacuje się, że mogą odpowiadać za nawet 27% zgonów w tej grupie pacjentów. Co więcej uważa się, że podwyższone ryzyko incydentów kardiologicznych utrzymuje się jeszcze długo po opanowaniu samej choroby. Dotąd wiązano to głównie z ogólnym obciążeniem dla organizmu, jakim jest zapalenie płuc, zarówno ze względu na pogorszenie warunków oddechowych, jak i uogólnioną reakcję zapalną, w ramach której do krwiobiegu uwalniają się wszak liczne substancje mogące uszkadzać najrozmaitsze tkanki. Autorzy pracy opublikowanej przed weekendem podważyli ten pogląd, dokumentując mechanizm bezpośredniego uszkadzania mięśnia sercowego przez Streptococcus pneumoniae. Badania prowadzono głównie na myszach (część dodatkowo sprawdzono na materiale autopsyjnym uczestniczących w innym badaniu rezusów, Macaca mulatta), jednak obserwacje naukowców potwierdziły także preparaty z sekcji zwłok pacjentów zmarłych w przebiegu inwazyjnej choroby pneumokokowej.

Dokumentując swoją koncepcję krok po kroku, naukowcy najpierw potwierdzili korelującą z poziomem bakterii we krwi zwyżkę troponiny (białko kluczowe dla skurczu kardiomiocytów), markera uszkodzenia mięśnia sercowego, uszkodzenie to potwierdzili też "funkcjonalnie" (EKG). Następnie pobrali próbki mięśnia sercowego zainfekowanych myszy, znajdując w nich charakterystyczne, nieopisywane wcześniej mikrouszkodzenia w obrębie mięśniówki komór serca – pozbawione komórek mięśniowych jamki wypełnione bakteriami (małe fioletowe kropki na zdjęciu F barwiące się w badaniu immunofluorescencyjnym z przeciwciałami przeciwko Streptococcus pneumoniae na zielono za zdjęciu I), pozbawione za to białych krwinek typowych dla np. mikroropni towarzyszących infekcjom gronkowcem złocistym (zdjęcie G). Jamki, nadal obecne, ale już puste, widoczne były w preparatach pochodzących z przypadków poddanych silnej antybiotykoterapii. Gojenie się zmian następowało stopniowo, z powoli postępującym bliznowaceniem i kolagenizacją, pozostawiając obraz zmian podobnych do naprawy uszkodzeń pozawałowych.

Dalsze procedury pozwoliły ekipie badawczej opisać także mechanizmy prowadzące do powstania zmian. Dzięki specjalnym białkom powierzchniowym (zwłaszcza adhezynie CbpA) dwoinki zapalenia płuc prześlizgują się przez ścianę naczyń krwionośnych, a następnie przy pomocy pneumolizyny, specyficznej dla pneumokoków toksyny bakteryjnej,  doprowadzają do śmierci komórek mięśniówki serca (badaczom udało się jako pierwszym zademonstrować tę właściwość pneumolizyny). Te dwa białka, adhezyna CbpA i pneumolizyna okazały się kluczowe dla powstawania mikrouszkodzeń mięśniówki. Zaopatrzenie myszy w przeciwciała przeciwko rzeczonym pozwalało w znacznym stopniu zahamować tworzenie jamek.

Publikacja, jak zapewne się domyślacie, jest interesująca nie tylko ze względu na oryginalność opisywanych zmian – choć samo to wystarczyłoby, by stała się wartym zanotowania przyczynkiem – ale też na swój potencjał kliniczny. Nie dość że przyczynia się do rozwiązania pewnej zagadki klinicznej, ale i pokazuje drogę, która być może w przyszłości pomoże uniknąć niepotrzebnych powikłań kardiologicznych towarzyszącym części infekcji pneumokokowych.

Źródło:

Streptococcus pneumoniae translocates into the myocardium and forms unique microlesions that disrupt cardiac function. AO Brown, B Mann, G Gao, J S Hankins, J Humann, J Giardina, P Faverio, MI Restrepo, GV Halade, EM Mortensen, ML Lindsey, M Hanes, KI Happel, S Nelson, GJ Bagby, JA Lorent, P Cardinal, R Granados, A Esteban, CJ LeSaux, EI Tuomanen, CJ Orihuela; PLOS Pathogens 2014, doi:10.1371/journal.ppat.1004383

Ilustracje:

Zdjęcia pochodzą z linkowanego wyżej artykułu z  PLOS Pathogens; przedstawiają opisywane uszkodzenia mięśnia sercowego w różnym powiększeniu i na różnych etapach infekcji (mikroskopia świetlna i elektronowa, immunofluorescencja)

Creative Commons CC0 public domain dedication