Лактобациллы женских мочевых путей способны убивать патогенные бактерии

Лактобациллы, входящие в состав микробиома мочевых путей женщин, конкурентоспособны и убивают близлежащие патогенные бактерии. К такому выводу пришла первая в своём роде работа группы под руководством микробиолога доктора Тани Сысоевой из Университета Алабамы в Хантсвилле (UAH). Исследование недавно опубликовано в Frontiers in Cellular and Infection Microbiology.

Более глубокое понимание этих процессов может привести к созданию новых методов терапии, которые будут стимулировать «хорошие» бактерии бороться с «плохими» для профилактики или лечения инфекций мочевыводящих путей (ИМП).

«Наша группа в первую очередь сосредоточена на поиске альтернатив традиционной антибиотикотерапии, потому что мы знаем, что противомикробные препараты терпят неудачу всё чаще», — говорит доктор Сысоева. — «Патогены печально известны тем, что приобретают устойчивость».

Хорошо изученный микробиом мочевых путей также может быть полезен для общей диагностики заболеваний. «Мы надеемся, что в будущем мы сможем не только „пописать на палочку“, чтобы проверить беременность или инфекцию, но и, как мы амбициозно предполагаем, сможем обнаруживать другие заболевания, возможно, благодаря лучшему пониманию того, как мочевой микробиом реагирует на изменения и состояния нашего здоровья», — говорит она.

Исследование in vitro использовало коллекцию бактерий, выделенных у здоровых и больных женщин в постменопаузе, ранее собранную доктором Сысоевой и доктором Наземой Сиддики, доцентом акушерства и гинекологии в Университете Дьюка.

«Как микробиологи, мы очень хотим узнать, могут ли микробы, которые являются резидентами в нашем мочевом пузыре, противостоять вторжению „плохих парней“ — патогенных бактерий или уропатогенов», — говорит доктор Сысоева. — «Как научное сообщество, мы много знаем об уропатогенах, потому что они изучались десятилетиями. Но об этих „резидентных“, или так называемых комменсальных бактериях, известно очень мало».

Поскольку было показано, что микробиом женских мочевых путей в основном состоит из лактобацилл, команда доктора Сысоевой решила сосредоточиться на них.

«Это уничтожение лактобациллами будет работать, даже если уропатогены имеют множественную устойчивость к антибиотикам», — говорит доктор Сысоева. — «Очень интересно осознавать, что человеческий мочевой пузырь заселен или может быть заселен этими лактобациллами и, возможно, защищен от инфекции».

Разные «комнаты» микробиома

Микробиом человека — это совокупность всех микроорганизмов, живущих в теле человека и на нём. «Считается, что в нашем теле на каждую нашу клетку приходится одна или более микробных клеток. Следовательно, микробы приносят в наш организм множество генов и функций, а не только инфекционные заболевания».

Хотя это называется микробиомом человека, на самом деле это совокупность разных микробиомов. «Можно думать об этом как о доме со множеством разных комнат», — говорит доктор Сысоева. — «Это потому, что наше тело имеет такие разные пространства — подумайте о свойствах вашей кожи по сравнению, скажем, с кишечником».

Даже в пределах желудочно-кишечного тракта условия в ротовой полости, желудке или кишечнике кардинально различаются и включают разные питательные вещества, кислород и кислотность. «Поэтому в каждой части будут разные микробы и, следовательно, их уникальный микробиом, например, оральный микробиом, желудочный микробиом и микробиом толстой кишки», — говорит доктор Сысоева.

Микробное сообщество мочевых путей человека имеет очень низкую биомассу, но разнообразно и в основном состоит из бактерий. «Мы называем его комменсальным мочевым микробиомом или, сокращенно, уробиомом. Состав этого уробиома сильно варьируется у разных людей и даже у одного человека с течением времени, но состав, по-видимому, связан с мочевым и общим здоровьем».

Новые вопросы и будущие исследования

Недавнее исследование доктора Сысоевой породило новые вопросы. «Хотя это многообещающе с точки зрения того, как мы можем использовать наш микробиом для профилактики и, возможно, лечения инфекций мочевых путей, мы видим, что наши лабораторные анализы могут объяснить не всё», — говорит она.

Например, лактобациллы, выделенные от женщин с рецидивирующими ИМП, также способны ингибировать патогены в лабораторных условиях в пробирке. «Мы также обнаружили, что у некоторых пациентов „хорошие лактобациллы“ сосуществуют с патогенами. Поскольку это начальные исследования, мы не знаем, почему так происходит».

Возможно, поскольку образцы были собраны при отсутствии активной инфекции, лактобациллы сдерживают патогены, или же играют роль другие факторы. Может быть, лактобациллы ингибируют патогены в пробирке, но они не находятся в пределах досягаемости друг друга в мочевом пузыре, или состояние мочевого пузыря не позволяет им этого сделать, потому что оно влияет на их метаболизм.

«Это самое первое исследование этих взаимодействий, а микробиом — это сложное сообщество микробов, которое взаимодействует с нашими клетками и иммунной системой и меняется в зависимости от таких условий, как диета или лекарства», — говорит доктор Сысоева. — «Мы наблюдаем, что здоровые пациенты, как правило, колонизированы определенными типами лактобацилл, но не другими, и что механизмы конкуренции или уничтожения микробов друг другом различаются».

Наблюдения, что мочевые лактобациллы очень разнообразны, «чрезвычайно важны, потому что, когда мы ищем какой-то „хороший пробиотик“ для здоровья мочевых путей или даже лечение в форме этих „хороших микробов“, нам нужно выбрать правильные штаммы», — говорит она. — «Мы не можем просто сказать людям есть йогурт или случайный пробиотик, содержащий лактобациллы».

Необходимы дальнейшие исследования, чтобы изучить, какие лактобациллы смогут колонизировать мочевой пузырь и какие лучше всего противостоят вторжению патогенов. «Кто будет хорошим защитником?» — задаётся вопросом доктор Сысоева.

Чтобы ответить на него, исследователи расширили тестирование, включив в него больше разновидностей мочевых бактерий, а не только лактобациллы. «Мы планируем тестировать изоляты от пациентов разных возрастных групп, изучать более сложные взаимодействия и определять, как клетки хозяина влияют на эти взаимодействия», — говорит доктор Сысоева.

В рамках нового гранта и в сотрудничестве с доктором Мэриэллен Келли и доктором Лизой Карстенс будет изучен микробиом у детей с использованием новых методов секвенирования.

Доктор Сысоева недавно подала две крупные заявки на гранты в сотрудничестве с доктором Сиддики и доктором Марией Хаджифрангиску. «В обоих случаях мы стремимся перенести наши мочевые лактобациллы в модель животного, в данном случае на мышей, чтобы проверить защитные эффекты и их механизмы in vivo (в живом организме)», — говорит доктор Сысоева.