Бактериальные коктейли против инфекций

Широкоспектральные антибиотики уничтожают не только патогены, но и «хорошие» комменсальные бактерии кишечника, обеспечивающие колонизационную резистентность — защиту от заселения патогенами. Профессор Тилль Штроувиг (HZI) и профессор Бербель Штехер (LMU München) исследовали, какие именно комменсальные виды и как обеспечивают эту защиту.

Klebsiella oxytoca против госпитального патогена

Кишечный обитатель Klebsiella pneumoniae — один из самых опасных госпитальных патогенов, вызывающий пневмонию, инфекции мочевыводящих путей и сепсис. Он часто устойчив к антибиотикам. Учёные из HZI совместно с коллегами из Магдебурга и Ганновера выделили из кишечника родственный штамм — Klebsiella oxytoca, который эффективно вытесняет K. pneumoniae.

Механизм: оба вида используют одни и те же сахара, но K. oxytoca делает это эффективнее, лишая патоген ресурсов. «K. oxytoca может целенаправленно вытеснять мультирезистентные бактерии K. pneumoniae, потому что эффективно блокирует нишу, которую должен занять госпитальный патоген», — объясняет Штроувиг. В опытах на мышах показано, что K. oxytoca ускоряет восстановление микробиоты после антибиотикотерапии и восстанавливает защиту от инфекций.

Эксперимент: учёные инкубировали образцы стула 100 здоровых людей с K. pneumoniae. Рост патогена сильно варьировал в зависимости от индивидуального микробного сообщества. В образцах с плохим ростом часто обнаруживалась K. oxytoca. Тесты на мышах подтвердили, что добавление K. oxytoca снижает восприимчивость к патогену. При колонизации стерильных мышей синтетическим сообществом из 12 штаммов выяснилось, что для защитного эффекта с K. oxytoca协同 действуют ещё три бактериальных штамма.

Защитная роль «хороших» E. coli против сальмонелл

Комменсальные штаммы Escherichia coli также могут защищать от инфекций, в частности, от сальмонелл, конкурируя за сахара. Однако новое исследование группы Бербель Штехер показало, что этот защитный эффект зависит от микробного окружения в кишечнике.

Условие защиты: «Если в нашей модели присутствуют Lachnospiraceae, которые также могут метаболизировать простые сахара, E. coli обеспечивает защиту — в противном случае нет», — объясняет Штехер. Это объясняет, почему пробиотики помогают не всем: причина в индивидуальном микробном окружении.

Сложные взаимодействия и путь к бактериальным коктейлям

Исследование сотен микроорганизмов микробиоты невероятно сложно. В Мюнхене разработали модель мыши со стабильным синтетическим сообществом из 12 бактериальных штаммов, что позволяет целенаправленно изучать взаимодействия. Обе работы (Klebsiella и E. coli) используют эту модель и демонстрируют высокую сложность взаимозависимостей в кишечной флоре.

Перспективы: «Использование живых бактерий, так называемых пробиотиков, для лечения пациентов с существующей колонизацией и в качестве профилактического средства после антибиотикотерапии вполне conceivable», — говорит Тилль Штроувиг. Бербель Штехер добавляет: «Утилизация широкого спектра сахаров играет важную роль при разработке таких бактериальных коктейлей, а защитный коктейль всегда должен содержать более одной бактерии».

Исследование опубликовано в Cell Host & Microbe.