Большинство людей уже на собственном опыте убедились в важности здорового микробиома, когда им пришлось принимать антибиотики широкого спектра действия.
К сожалению, антибиотики не только уничтожают патогенные микроорганизмы. Они также воздействует на "хорошие" бактерии в кишечнике, которые занимают наиболее важные ниши и помогают бороться с патогенами. Этот защитный механизм называется колонизационной резистентностью. Но какие виды бактерий являются "хорошими", или, говоря техническим языком, "комменсальными", и как они могут защитить от колонизации, то есть как они могут предотвратить заселение патогенов?
Обитатель кишечника Klebsiella pneumoniae - один из самых страшных больничных патогенов, поскольку может вызвать тяжелую пневмонию, инфекции мочевыводящих путей или даже сепсис у ослабленных пациентов. Клебсиелла становится все более резистентной к распространенным антибиотикам и может способствовать дальнейшему распространению инфекций. Исследователи смогли выделить из кишечника штаммы родственной бактерии, которые обладают высокой эффективностью против K. pneumoniae. Этот вид, идентифицированный как Klebsiella oxytoca, использует те же сахара, что и патоген, но делает это более эффективно, так что у патогена не остается достаточно сахаров для выживания.
"K. oxytoca может специально вытеснять мультирезистентные K. pneumoniae, поскольку она эффективно блокирует нишу, которую должен занять этот госпитальный возбудитель",
- объясняет руководитель исследования Тиль Стровиг. Ученые также смогли показать на мышах, что эти бактерии помогают бактериальной флоре кишечника быстрее восстанавливаться после антибиотикотерапии и обеспечивают восстановление защиты от инфекций.
"Сначала мы хотели выяснить, насколько восприимчивы здоровые взрослые и дети к колонизации мультирезистентными K. pneumoniae", - объясняет подход к исследованию ведущий автор Лиза Осбелт. Для этого ученые взяли образцы кала у 100 здоровых людей и инкубировали их с возбудителем в течение ночи. На следующий день был оценен рост бактерий. Это показало большую вариабельность колонизации в зависимости от микробного сообщества в кишечнике каждого человека. Затем группа исследовала образцы, в которых патоген рос плохо; во многих из них можно было выявить K. oxytoca. Затем исследователи проверили поведение этих двух бактерий в различных мышиных моделях и обнаружили, что добавление K. oxytoca может значительно снизить восприимчивость мышей к K. pneumoniae. Когда безмикробных мышей колонизировали различными группами бактерий (всего 12 штаммов), три дополнительных штамма взаимодействовали с K. oxytoca и обеспечивали защитный эффект.
Одной из самых известных бактерий в кишечнике человека является E. coli. Ее часто упоминают в заголовках как "плохую" бактерию, поскольку она считается индикатором фекального загрязнения питьевой воды, а некоторые ее разновидности могут вызывать инфекции. Однако она имеет множество различных штаммов, и, помимо патогенных вариантов, существуют и комменсальные представители. Однако до сих пор мало что известно о роли этих вариантов для здоровья человека. Некоторое время назад было установлено, что комменсальные E. coli защищают человека от инфицирования сальмонеллой. И снова, именно потребление ими сахаров ограничивает рост сальмонелл, лишая их пищи.
В еще одном исследовании ученые смогли продемонстрировать, что этот защитный эффект E. coli также зависит от микробной среды в кишечнике. Это означает, что он зависит от того, какие микроорганизмы еще присутствуют, другими словами, находится ли кишечная палочка в хорошей компании. "Если в нашей модели присутствуют Lachnospiraceae, которые также могут метаболизировать простые сахара, то E. coli может обеспечить защиту - в противном случае нет", - объясняет руководитель работы Барбель Штехер. Она добавляет: "В целом, теперь мы лучше понимаем, почему пробиотики могут помочь одним людям, но не способны помочь другим. Причина этого - микробная среда, которая сильно варьирует от человека к человеку".
Изучение сотен бактерий и других микроорганизмов микробиоты на предмет их эффектов является невероятно сложной задачей - даже на мышах. В мышиных моделях ученые могут исследовать колонизацию и влияние патогенов целенаправленно. Синтетический коктейль из 12 штаммов бактерий стабильно колонизирует безмикробных мышей на протяжении нескольких поколений и формирует кишечную микробиоту. Оба исследования с использованием Klebsiella и E. coli соответственно используют эту модель для тщательного выявления взаимозависимостей в кишечной флоре. Но даже на мышах становится ясно, насколько сложны эти взаимозависимости. Однако исследования микробиоты дают нам надежду, поскольку они еще раз показывают, что мы находимся на правильном пути в отношении изучения процессов в кишечнике.
"Использование живых бактерий, так называемых пробиотиков, для лечения пациентов с существующей колонизацией и в качестве профилактического приема после антибиотикотерапии в целом вполне возможно",
- уверенно заявляет Стровиг. "Использование широкого спектра сахаров играет важную роль при разработке таких бактериальных коктейлей и защитный коктейль всегда должен содержать более одной бактерии".
