Микроорганизмы при муковисцидозе выживают при почти полном отсутствии кислорода

Согласно исследованию, опубликованному на этой неделе в онлайн-журнале mBio, микробы, способствующие развитию муковисцидоза (МВ), могут выживать в слюне и слизи, химический состав которой неоднороден, включая значительные области, практически лишенные кислорода.

Исследование, в котором оценивались образцы мокроты 22 детей с МВ, показало, что микробиологическая среда может различаться у разных пациентов и даже у одного и того же пациента в разные моменты времени. Исследователи также отметили, что в ряде образцов содержался газ сероводород (H₂S), который реагирует с кислородом и удаляет его из среды. У пациентов с обнаруживаемым сероводородом в мокроте симптомы заболевания, как правило, были менее выраженными.

Результаты проливают свет на условия выживания микробов при МВ, заявила соавтор исследования Дианна К. Ньюман, PhD.

"Разнообразие и адаптация болезнетворных микроорганизмов в среде легких при МВ отчасти объясняют, почему эти инфекции так трудно искоренить. Лишь немногие исследования пытались охарактеризовать химический состав слизи в дыхательных путях при МВ, однако такие измерения необходимы, если мы хотим понять, как микроорганизмы выживают в легких и влияют на микроокружение".

Для исследования ученые использовали микросенсоры, обычно применяемые в экологических исследованиях, для измерения высокоточных профилей уровня кислорода и сульфидов в 48 свежих образцах мокроты от пациентов детской больницы Лос-Анджелеса. Они также изучили химический состав образцов и их окислительно-восстановительный потенциал. Было обнаружено, что образцы имели лишь очень тонкий поверхностный слой, содержащий кислород, в то время как основная их часть была его лишена.

Из исследованных образцов в 32 также были культивированы доминирующие микроорганизмы, вызывающие заболевание при МВ: в 13 образцах обнаружили Pseudomonas aeruginosa, в 12 — Staphylococcus aureus, в пяти — оба вида, а в двух — ни одного.

"Мы обнаружили кислород только на очень узкой границе раздела между воздухом и образцами. Это не только стратифицированная среда с разными микробными сообществами на разной глубине мокроты, но и временно динамичная — были различия не только между пациентами, но и в разные моменты времени у одних и тех же пациентов", — сказала соавтор Вибке Цибес, PhD.

Муковисцидоз, которым страдают около 70 000 человек в мире, — это генетическое заболевание, влияющее на выработку слизи. Люди с МВ подвержены хронической легочной инфекции из-за неспособности очистить дыхательные пути от сгущенной слизи.

Требуются дальнейшие исследования, чтобы определить, коррелируют ли определенные метаболические "отпечатки" с прогрессированием заболевания и какие методы лечения были бы наиболее эффективны в таких условиях.

"Необходимо учитывать и понимать большее разнообразие стратегий метаболического выживания, включая те, которые работают исключительно в бескислородных условиях, поскольку это представляет собой важный резервуар в этой среде обитания", — отметила Ньюман.