Новости

Фазовые вариации - это процесс, в ходе которого бактерии подвергаются обратимым изменениям в определенных локусах своего генома, что приводит к экспрессии генов в режиме ВКЛ-ВЫКЛ.     У Bacteroidales, доминирующего порядка бактерий в кишечнике человека, фазовые вариации широко распространены и в значительной степени опосредованы инверсиями сегментов ДНК между инвертированными повторами. Эти инверсии часто затрагивают промоторные области, диктующие инициацию транскрипции генов или оперонов, функционирующих как переключатели "ВКЛ - ВЫКЛ".  Кроме того, инверсии ДНК могут происходить таким образом, что новые гены переносятся из неактивного в транскрипционно активный участок путем переориентации или рекомбинации геномных "шаффлонов" - подвижных генетических элементов, способствующих перестройкам, служащих динамическими инструментами для изменения экспрессируемого гена.    Анализ ориентации бактериальных инвертируемых областей при различных заболеваниях хозяина может дать новое представление об адаптации бактерий и их функциональном вкладе в патогенез заболевания или его преодоление. Изменение фазы Bacteroidales часто модулирует производство компонентов, представленных на бактериальной поверхности, диктуя, какие поверхностные молекулы взаимодействуют, например, с соседними микробами (бактериями и бактериофагами) или с хозяином.    Bacteroides fragilis, распространенный обитатель кишечника человека, модулирует свою поверхность посредством фазового синтеза капсульных полисахаридов (PS). Локусы биосинтеза семи из восьми полисахаридов имеют инвертируемые промоторы, которые ориентированы либо " ВКЛ", либо " ВЫКЛ" по отношению к нижележащему оперону биосинтеза PS. Исследования показали, что полисахарид A (PSA) B. fragilis модулирует иммунную систему хозяина, индуцируя регуляторные Т-клетки (Tregs) и секрецию противовоспалительного цитокина интерлейкина. Более того, было показано, что PSA обеспечивает защиту от экспериментального колита и, таким образом, рассматривается как противовоспалительный полисахарид.    Бактериофаги, вирусы, которые целенаправленно поражают бактерии, могут влиять на состав бактериальных популяций и потенциально влиять на их функциональность. Несколько исследований показали динамические отношения между Bacteroidales и фагами. Campbell et al. обнаружили, что заражение Bacteroides vulgatus бактериофагом BV01 приводит к подавлению активности гидролазы желчных солей - изменение транскрипционного профиля бактерий в зависимости от интеграции фагов в их геном.    Porter et al. и Hryckowian et al. показали, что некоторые капсульные PS и другие молекулы внешней поверхности могут влиять на восприимчивость Bacteroides thetaiotaomicron к определенным фагам. В соответствии с этим, Шкопоров и др. показали, что фазовые изменения капсульного PS в Bacteroides intestinalis влияют на инфицирование CrAss-подобными фагами, устанавливая динамическое равновесие для их длительного сосуществования в кишечнике. Эти исследования позволяют предположить, что взаимодействие между фагами и Bacteroides может влиять на хозяина через изменение функциональности бактерий.    Язвенный колит и болезнь Крона - многофакторные воспалительные заболевания кишечника (ВЗК), характеризующиеся нарушением слизистого барьера, неправильной иммунной активацией и неправильной локализацией микробиоты кишечника. В связи с этим ВЗК стали одними из наиболее изученных заболеваний, связанных с микробиотой, и представляют собой интересную среду для изучения функций бактерий кишечника, их потенциального влияния на хозяина и взаимодействия бактерий с фагами.    В данном исследовании мы представляем анализ инвертируемых ориентаций ДНК в микробиоте кишечника пациентов с ВЗК из нескольких когорт и проверяем гипотезу о том, что воспаление и бактериофаги опосредуют эти дифференциальные ориентации. Наш совместный анализ метагеномов пациентов с ВЗК и экспериментальных моделей мышей, сфокусированный на видах Bacteroidales, выявил изменения в ориентации нескольких инвертируемых участков ДНК во время воспаления кишечника, которые могут модулировать иммунную систему хозяина.     Важно отметить, что фильтрованные фекальные экстракты пациентов с ВЗК изменяют ориентацию PSA-промотора B. fragilis. Мы показали, что бактериофаги коррелируют с состоянием PSA "ВЫКЛ" и что специфический литический бактериофаг B. fragilis увеличивает количество PSA промотора "ВЫКЛ" с одновременным снижением количества Treg-клеток толстой кишки хозяина.     Эти данные свидетельствуют о динамическом взаимодействии между воспалением кишечника, бактериофагами и изменением бактериальной фазы с потенциальным значением для диагностики и лечения ВЗК.

Респираторные вирусы человека включают в себя различные семейства вирусных патогенов, которые вызывают инфекцию в дыхательных путях, вызывают респираторные симптомы и передаются преимущественно аэрозольным и капельным путем через дыхательные секреты инфицированных людей.     Помимо патогенных коронавирусов человека, респираторные инфекции, вызванные вирусами гриппа, по-прежнему являются причиной заболеваемости и смертности среди населения, ежегодно вызывая до 5 миллионов случаев тяжелых заболеваний и 500 000 смертей во всем мире. Респираторные вирусные инфекции обычно начинаются в верхних дыхательных путях, где вирусные патогены инфицируют эпителий носовой полости и носоглотки, вызывая легкое заболевание. Однако неспособность хозяина подавить инфекцию верхних дыхательных путей может привести к дальнейшему распространению вирусов в нижние дыхательные пути, что приводит к более тяжелым формам заболевания, таким как острый респираторный дистресс-синдром, который может стать смертельным. Несмотря на впечатляющие достижения в области диагностики, лечения, вакцин и политики общественного здравоохранения, остается неудовлетворенной потребность в дополнительных подходах для ограничения воздействия респираторных вирусных патогенов.    Большинство терапевтических мероприятий при респираторных вирусных инфекциях направлены на смягчение прогрессирования заболевания после того, как инфекция была обнаружена. В качестве примера можно привести противовирусные препараты, моноклональные антитела, терапию плазмой крови выздоравливающих и иммуномодулирующие средства. Эти препараты вводятся системно или перорально. В отличие от них, терапевтические средства, вводимые местно в дыхательные пути интраназальным путем, направлены на полную блокировку инфекции, прежде чем вирус успеет распространиться в нижние дыхательные пути и вызвать тяжелые или хронические заболевания.    Успешное сдерживание вирусной инфекции в верхних дыхательных путях также имеет важное значение для смягчения последствий передачи вируса. Снижая вирусную нагрузку в верхних дыхательных путях, препараты местного действия могут ограничить вирусную нагрузку, передающуюся от инфицированных доноров к реципиентам. В целом, усиление противовирусной защиты слизистой оболочки верхних дыхательных путей открывает широкие перспективы для снижения бремени вирусных заболеваний.    Противовирусные препараты можно разделить на две основные категории в зависимости от механизма их действия. Эффективный противовирусный препарат может либо вмешиваться в жизненный цикл вируса, непосредственно противодействуя ему (вирус-направленный), либо мобилизовать иммунную систему хозяина для ограничения вирусной инфекции (хозяин-направленный). Все больше данных свидетельствует о том, что на врожденную иммунную систему можно воздействовать фармакологически, чтобы вызвать защитную противовирусную реакцию. Эта реакция характеризуется согласованной транскрипционной индукцией сотен интерферон-стимулированных генов (ISG).     ISG представляют собой обширное семейство эффекторных белков, индуцируемых интерферонами (IFN), которые вмешиваются в различные стадии вирусного жизненного цикла, обеспечивая надежную первую линию защиты от вторжения вирусов. У людей, инфицированных респираторными вирусами, неспособность вызвать своевременный и эффективный ответ ISG ассоциируется с задержкой клиренса вируса и восприимчивостью к тяжелым формам заболевания. Однако терапевтические стратегии, запускающие противовирусный иммунитет на основе ISG в слизистой оболочке верхних дыхательных путей, мало изучены.    Ранее, пытаясь лучше понять влияние на организм широко используемых антибиотиков, мы сообщили, что интравагинальное применение аминогликозидных антибиотиков повышает устойчивость организма к генитальным инфекциям, вызванным ДНК- и РНК-вирусами. Опосредованная аминогликозидами противовирусная защита происходила у безмикробных мышей, что свидетельствует о независимом от микробиоты механизме резистентности. Важно отметить, что противовирусные свойства аминогликозидных антибиотиков зависят от их способности вызывать экспрессию ISG в слизистой оболочке половых органов.     Аминогликозиды также обеспечивали защиту от летальной инфекции гриппа у мышей при интраназальном введении, вероятно, за счет ограничения вирусной инфекции в нижних дыхательных путях. Однако вопрос о том, вызывают ли аминогликозиды ISG-опосредованный противовирусный ответ в слизистой оболочке верхних дыхательных путей и происходит ли такая индукция у других животных и людей, остается неясным.     В этом исследовании мы проверили, вызывает ли интраназальное применение неомицина, аминогликозидного антибиотика, противовирусную защиту на основе ISG против SARS-CoV-2 и вируса гриппа А в верхних дыхательных путях у мышей, и обеспечивает ли назальное применение неомицина блокаду передачи у хомяков. Мы обнаружили, что интраназальное введение неомицина вызывает экспрессию ISG в слизистой оболочке носа, которая не зависит от комменсальной микробиоты.    Профилактическое или терапевтическое введение неомицина обеспечило значительную защиту от инфекции верхних дыхательных путей и летального исхода в мышиной модели COVID-19. Кроме того, применение неомицина защищало мышей от инфекций верхних и нижних дыхательных путей, вызванных высоковирулентным штаммом вируса гриппа А. У сирийских хомяков воздействие неомицина мощно смягчало контактную передачу SARS-CoV-2. У здоровых людей интраназальное применение неомицинсодержащей мази Neosporin хорошо переносилось и эффективно индуцировало экспрессию ISG в полости носа у части участников.     Полученные данные свидетельствуют о том, что неомицин может быть использован в качестве противовирусной стратегии для профилактики и лечения респираторных вирусных инфекций.