Инфекции мочевыводящих путей (ИМП) относятся к числу наиболее распространенных бактериальных инфекций во всем мире.
По оценкам, ежегодно с ИМП сталкиваются 150 миллионов человек. Клинически ИМП преимущественно вызываются только одним видом бактерий, при этом уропатогенная Escherichia coli (UPEC) является наиболее часто диагностируемым инфекционным агентом с распространенностью от 70 до 95%. Однако хорошо известно, что в любой момент времени в мочевом пузыре присутствует множество различных видов бактерий и известно, что при острых ИМП часто встречаются полимикробные инфекции, в которых присутствуют как грамотрицательные, так и грамположительные патогены.
Любопытно, что многовидовые ИМП клинически недодиагностируются, особенно если они содержат грамположительные виды (например, энтерококки), и часто не принимаются во внимание по причине контаминации образцов. Было обнаружено, что при ИМП у 80 пациенток с циститом UPEC встречались в двадцать раз чаще, чем Enterococcus faecalis (грамположительные кокки) в качестве возбудителя инфекций. E. faecalis и UPEC часто ассоциируются друг с другом при культивировании и E. faecalis может подавлять иммунную активацию, способствуя вирулентности UPEC. В недавних исследованиях изучалась ко-колонизация в моделях ИМП, однако информация о поведении бактерий при инвазии в условиях жидкостного потока, моделирующего среду мочевого пузыря, с высоким разрешением на уровне отдельных клеток очень ограничена.
В данном исследовании, пытаясь смоделировать инфекционную среду, мы создали модели инфекции, в которых использовали бактерии, обычно ассоциированные с ИМП, эпителиальные клетки мочевого пузыря человека и человеческую мочу. Мы используем два параллельных подхода («проточный» и «чашечный») для изучения различий в скорости инвазии эпителиальных клеток мочевого пузыря человека одним, двумя или более видами бактерий в одном и том же эксперименте. Первый подход основан на модели проточного канала с постоянным обменом питательными веществами, в то время как во втором подходе использовались стеклянные чашки Петри при постоянном орбитальном перемешивании и ручной замене среды в фиксированных временных точках.
В качестве патогенов в данном исследовании использовались грамотрицательные уропатогенные Escherichia coli (UPEC) и Klebsiella pneumoniae, а также грамположительные Enterococcus faecalis, поскольку они являются тремя наиболее часто встречающимися организмами при инфекциях мочеполовой системы, связанных с оказанием медицинской помощи, и они часто совместно выделяются в клинических условиях, особенно в образцах из катетер-ассоциированных инфекций мочевыводящих путей. Заражая эпителиальные клетки мочевого пузыря человека различными комбинациями видов бактерий и исследуя систему с помощью флуоресцентной микроскопии живых клеток высокого разрешения, мы показали, что в одну и ту же клетку мочевого пузыря часто проникает более одного вида бактерий.
В совокупности наши данные свидетельствуют о том, что многовидовые бактериальные инвазии в отдельные клетки мочевого пузыря происходят часто и подтверждают результаты более ранних исследований, свидетельствующих об их внутривидовом сотрудничестве на биохимическом уровне во время ИМП.
