Главная » Все новости » «Дружественные» кишечные бактерии могут уничтожать патогены, конкурируя за энергетические ресурсы
«Дружественные» кишечные бактерии могут уничтожать патогены, конкурируя за энергетические ресурсы

«Дружественные» кишечные бактерии могут уничтожать патогены, конкурируя за энергетические ресурсы

Новое исследование ученых из UC Davis Health дает представление о том, как дружественные бактерии в кишечнике — пробиотики — могут помочь уничтожить бактериальные патогены, такие как сальмонелла, конкурируя с ними за необходимые ресурсы.

Исследование, опубликованное сегодня в Cell Host & Microbe, показывает, что наличие необходимых питательных веществ само по себе не определяет, где бактерии, включая патогены, такие как сальмонелла, могут выживать и процветать в кишечнике.

«Эти данные обеспечивают лучшее понимание питательной основы кишечной колонизации и могут помочь в разработке пробиотиков для борьбы с инфекцией», — сказала Меган Лиу, доктор философии из лаборатории Боймлера в Калифорнийском университете в Дэвисе и первый автор исследования.

Люди ограничены использованием кислорода — воздуха, которым мы дышим — для выработки энергии. Однако микробы развили энергетические механизмы, которые могут «дышать» различными соединениями и элементами, такими как нитраты. Эти механизмы позволяют микробам выживать во многих различных средах.

В ходе исследования исследователи рассмотрели дружественный штамм бактерий, штамм Escherichia coli Nissle 1917 ( E. coli ), и сальмонеллу , вредный штамм бактерий, который может вызывать желудочно-кишечные заболевания у людей и животных. (Некоторые штаммы кишечной палочки могут вызывать заболевания, но большинство из них безвредны.)

Микробы используют нитраты для получения энергии

Нитрат лучше всего известен как пищевой консервант, но он также является важным ресурсом для кишечных микробов. Нитраты из пищевых источников всасываются в тонком кишечнике. Нитрат также доступен в кишечнике как побочный продукт повседневных метаболических процессов. Обычно он находится на очень низком уровне, но увеличивается во время воспаления.

Оба штамма бактерий в кишечнике используют нитраты для получения энергии. Но исследователи обнаружили, что сальмонелла может использовать только нитраты, вырабатываемые фагоцитами, особым типом иммунных клеток, которые организм посылает для восстановления поврежденных или инфицированных тканей.

Кишечная палочка использует нитраты, вырабатываемые как клетками кишечника — эпителиальной тканью — так и фагоцитами, а это означает, что она может конкурировать с сальмонеллой за источник энергии.

Лиу сравнил эти разные источники нитратов с разными «ресторанами», где микробы могут получить ресурсы, необходимые им для роста.

«Способность E. coli Nissle обедать в «ресторанах», созданных фагоцитами, и конкурировать с патогеном за ресурсы была необходима пробиотику для обеспечения защиты от сальмонеллы», — сказал Лиу.

Когда исследователи заразили мышей сальмонеллой, это вызвало ожидаемое воспаление в кишечнике, в результате чего иммунные клетки — фагоциты — попали в просвет кишечника, слой, выстилающий кишечник. Сальмонелла смогла найти нишу в слизистой оболочке кишечника, богатую фагоцитами, и использовала исключительно нитраты, продуцируемые этими иммунными клетками.

Сенсоры ограничивают, где сальмонелла может получить ресурсы в кишечнике

Одним из загадочных аспектов конкуренции между пробиотической кишечной палочкой и болезнетворной сальмонеллой было то, почему сальмонелла не утилизировала нитраты, вырабатываемые здоровой тканью кишечника. Почему он использовал исключительно нитраты, вырабатываемые иммунными тканями, ограничивая количество мест, где он мог «пообедать»?

Исследователи нашли ответ в сенсорах сальмонеллы, которые позволяют бактериям вынюхивать свое окружение и перемещаться в более благоприятную среду, известных как рецепторы хемотаксиса. Они направили патоген от нитратов эпителиального происхождения к воспалительным фагоцитарным клеткам.

По сути, у сальмонеллы не было сенсорного механизма, который направлял бы ее к здоровой эпителиальной ткани, хотя эта ткань также вырабатывала нитраты. У пробиотика E. coli отсутствуют рецепторы хемотаксиса, что позволяет ему занимать обе ниши и конкурировать с патогеном в благоприятной для последнего среде.

«Исследуя «рестораны» внутри толстой кишки, наше исследование выявляет свойства пробиотиков, которые защищают нас от инфекции», — сказал Андреас Боймлер, старший автор исследования. Боймлер — вице-председатель по исследованиям и профессор кафедры медицинской микробиологии и иммунологии Медицинской школы Калифорнийского университета в Дэвисе. «Эти данные обеспечивают лучшее понимание питательной основы кишечной колонизации и могут помочь в разработке пробиотиков для борьбы с инфекцией».

Понравилась запись? Поделись с другом!!!