Микроорганизмы вездесущи в природе и составляют значительную часть нашей микро- и макросреды.
Человеческое тело является домом для множества микроорганизмов, особенно на слизистых оболочках. Первые исследования, свидетельствующие о кворум-сенсинге (QS) как способе коммуникации между клетками в бактериальных сообществах, были опубликованы в 1965 году (Bassler and Losick, 2006). До этого исследователи были сосредоточены на уничтожении бактерий с помощью обычных противомикробных препаратов. В 1950-х годах успех в лечении инфекции Clostridium difficile с помощью трансплантации фекальной микробиоты открыл новую перспективу, а именно: введение смешанного микробного сообщества вместо уничтожения конкретных бактерий может принести пользу хозяину в борьбе с микробной инфекцией. Примерно в то же время был открыт феномен межклеточной коммуникации в специфических бактериальных сообществах (Tomasz, 1965; Bassler and Losick, 2006). Исследователи начали понимать, что коммуникация между клетками является обычным явлением бактериальной социальности, и назвали ее системой QS (Bassler and Losick, 2006).
QS - это процесс коммуникации между клетками, который позволяет бактериям чувствовать окружающую среду и регулировать свою плотность и поведение, что позволяет им жить как многоклеточные организмы. Они используют свое сообщество для управления собственной конкуренцией, а также для коллективного взаимодействия с хозяином. Микробиомы кишечника могут быть идентифицированы и охарактеризованы из образцов кала или других образцов с помощью технологии секвенирования генов 16S рибосомальной РНК (рРНК). В данном разделе мы обобщаем классические системы QS в кишечных бактериях и выделяем недавно обнаруженные функции, опосредованные QS. Кроме того, обсуждаются потенциальные роли QS во взаимодействии хозяина и бактерий. Это может открыть новые перспективы для исследователей микробиома в разработке новых медикаментов для лечения разрушительных микробных инфекций и связанных с ними патологий.
Исследования в области бактериального QS быстро расширяются. QS играет важную роль в поведении бактерий во время адаптации и развития в различных средах, таких как кишечник человека. Оно способно влиять на инфекционный статус и развитие заболеваний через перекрестное взаимодействие бактерий и хозяина. Хотя фундаментальная биология бактериальной социальности сложна, мы прошли долгий путь в попытках выяснить роль и функции QS в микробных сообществах. Кроме того, мы осознали важность понимания взаимодействий между микробами и их хозяевами.
Многие критические вопросы до сих пор остаются нерешенными. В кишечнике симбиотические бактерии обитают в различных областях желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) хозяина. Помимо влияния микроокружения ЖКТ на обитание симбиотических бактерий, до сих пор не хватает знаний о том, как сигнальные системы QS участвуют в их обитании и взаимодействуют с клетками хозяина. Решение этого вопроса было бы полезно для поиска новых методов повышения устойчивости комменсальных кишечных бактерий к колонизации патогенами и поддержания стабильности слизистой хозяина. Кроме того, несмотря на обнаруженную важную роль QS-сигналов в бактериальной коммуникации, вероятно, потребуются еще годы для детального изучения механизмов связанных с ними молекул.
В условиях проблемной резистентности к антибиотикам разработка альтернативных методов лечения инфекционных заболеваний является одной из главных задач общества в настоящее время. Пробиотики были признаны в качестве одного из методов лечения. Трансплантация фекальной микробиоты в последнее время привлекает все больше внимания при многих заболеваниях, особенно при желудочно-кишечных расстройствах и метаболических заболеваниях. Антивирулентная терапия с использованием различных ингибиторов кворум-сенсинга или агентов, которые вмешиваются в QS у бактериальных патогенов, в настоящее время также является разумной и перспективной стратегией. Хотя мы получили некоторые положительные результаты относительно ингибиторов QS в предыдущих исследованиях, еще предстоит пройти долгий путь в определении молекулярных мишеней этих потенциальных агентов и ускорении их применения в клинике. Изучение новых способов применения имеющихся препаратов, используемых в клинике для лечения других заболеваний, возможно, будет подходом, позволяющим сэкономить время и деньги.
С развитием методов высокопроизводительной омики научное познание сигналов QS и путей их регуляции может быть уточнено. Выяснение фундаментальных различий между разнообразными системами QS даст нам возможность лучше понять биологию бактериальной социальности. Более того, это даст нам уверенность в том, что мы сможем трансформировать исследования QS для потенциальной разработки терапии разрушительных инфекционных заболеваний.
