Бактериальные войны в микробиоме кишечника
В кишечнике человека невероятно тесно — триллионы бактериальных клеток борются за место для выполнения множества специализированных и часто критически важных задач. Новое исследование Йельского университета, опубликованное на неделе 7 марта в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, показывает, что эти «дружественные» бактерии агрессивно защищают свою территорию, вводя летальные токсины в любые другие клетки, которые осмеливаются с ними столкнуться.
«Эти бактерии дружественны к нам, но обладают сложным арсеналом для защиты своего пространства», — сказал Аарон Векслер из Департамента микробного патогенеза Института микробных наук в Уэст-Кампусе, ведущий автор исследования. «Мы стали рассматривать это как способ, которым бактерии проверяют своих соседей — как будто спрашивая: "Ты такой же, как я?"»
Кишечные бактерии совместно эволюционировали с млекопитающими, взяв на себя множество задач, важных для здоровья. Пока мы обеспечиваем бактерии питательными веществами и теплой средой, они перерабатывают неперевариваемые части нашей диеты, производят витамины, которые мы не можем синтезировать, отражают опасные патогены и настраивают нашу иммунную систему. Бактерии также помогают друг другу — например, некоторые эволюционировали, чтобы потреблять побочные продукты других видов.
Векслер и старший автор Эндрю Гудман хотели выяснить, как эти клетки функционируют вместе в такой тесной близости. К их удивлению, они обнаружили, что бактерии находятся почти в постоянной войне друг с другом.
Исследователи обнаружили, что представители типа Bacteroidetes — одной из основных групп бактерий в кишечнике — разработали механизмы для «адресной доставки» токсинов в соседние клетки и защиты от токсинов, вводимых похожими клетками. Иммунные белки, производимые внутри бактерий, обеспечивают защиту от этих токсинов и гарантируют сосуществование с похожими клетками. По причинам, которые плохо изучены, только подмножество представителей внутри данного вида обладает этими защитными механизмами.
«Даже внутри одного вида арсеналы могут быть разными», — сказал Гудман. «Они определяют, кто есть кто, на гораздо более тонком уровне, чем вид. Похоже, это способ держать конкурентов на расстоянии».
Понимание того, как работают эти токсины, однажды может иметь клиническое значение, учитывая растущее понимание того, как нарушение микробиома может играть роль в развитии рака, ожирения и аутоиммунных заболеваний.