Микробиом: битва бактерий
В новом исследовании показано, что в зависимости от состава микробиома бактерии E. coli могут предотвращать инфицирование штаммами Salmonella.
Каждый человек обладает своим особым микробиомом, который не похож ни на один другой. Каждый из них состоит из разнообразных видов бактерий, грибов и вирусов, которые находятся на всех поверхностях тела - на коже, слизистых оболочках и особенно в желудочно-кишечном тракте. Более того, микробиом оказывает огромное влияние на иммунную систему, эндокринную систему и метаболизм своего хозяина.
Бербель Штехер - профессор медицинской микробиологии и гигиены в Институте Макса фон Петтенкофера (Мюнхен). Ее исследования посвящены роли микробиома кишечника в борьбе с инфекциями. В своем последнем исследовании ее коллектив поставил перед собой задачу определить, что необходимо здоровому микробиому для эффективной борьбы с инвазивным патогеном. В данном случае они задались вопросом, может ли E. coli обеспечить защиту от заражения патогенными видами Salmonella.
Оказалось, что решающим фактором является межвидовая конкуренция за ресурсы. "Мы обнаружили, что, в частности, конкуренция за различные сахара в желудочно-кишечном тракте может объяснять неспособность сальмонелл колонизировать кишечник", - объясняет Штехер. Для того чтобы вызвать инфекцию, патогенные бактерии должны найти соответствующую нишу в кишечнике, которая обеспечивает их источниками углерода - например, определенными сахарами необходимыми для размножения. Однако конкуренция за источники углерода в кишечнике очень жесткая. "Если комменсальные кишечные палочки потребляют все сахарные субстраты, не оставляя ничего для сальмонеллы, риск инфекции сильно снижается", - говорит Штехер.
Однако для того, чтобы эффективно устранить Salmonella, E. coli обычно нуждается в помощи. Исследование также показывает, что кишечная палочка не всегда в состоянии предотвратить инфекции, вызванные сальмонеллой. "Если состав микробиома не остаточно сложен, его члены не могут потреблять все сахарные субстраты, от которых зависят штаммы Salmonella, и это открывает возможности для закрепления патогена". Поэтому Штехер и ее коллеги пришли к выводу, что кишечной палочке нужны союзники. -- И они идентифицировали их в представителях семейства Lachnospiraceae. Эта группа анаэробных бактерий также часто встречается в кишечнике человека, и ее представители также могут метаболизировать различные сахара.
"Используя синтетические бактериальные консорциумы, мы смогли создать модельный микробиом", - объясняет Штехер. Этот микробиом состоял из 12 видов бактерий, все из которых встречаются в здоровом кишечнике мышей. Затем эта комбинация видов была введена в организм безмикробных мышей, которые впоследствии были инфицированы сальмонеллой. Они обнаружили, что в отсутствие Lachnospiraceae кишечная палочка была неспособна предотвратить инфицирование сальмонеллой.
"Это подкрепляет наш вывод о том, что сочетание конкуренции за источники углерода и сложных взаимодействий между видами бактерий может защитить хозяина от бактериальных инфекций",
- говорит Штехер. "На определенном этапе наша работа может помочь в разработке методов лечения, таких как пробиотические бактериальные коктейли, поддерживающих здоровый микробиом".
