Между тем, пробиотики, состоящие из полезных микроорганизмов, могут принести пользу антибиотиков за вычетом подводных камней. Однако до сих пор доказательства их эффективности носили в основном анекдотический характер, а механизмы их действия плохо понимались.
Однако благодаря паре статей, недавно опубликованных в журнале Science and Science Immunology исследователями из Университета Рокфеллера, ситуация начинает меняться.
Исследования демонстрируют, что фермент, вырабатываемый обычным кишечным микробом, может защищать кишечник червей и млекопитающих от нападения вредоносных бактерий, и дают важную информацию о том, как он это делает. Вместе их результаты могут привести к разработке пробиотиков для использования против таких опасных патогенов, как Clostridium difficile, ведущая причина внутрибольничных инфекций.
Ошибка с терапевтическим потенциалом
Исследователи решили изучить пробиотический потенциал микроба Enterococcus faecium у круглого червя Caenorhabditis elegans. Хотя E. faecium уже давно используется в качестве пробиотика в животноводстве, механизм его действия никогда не был ясен. И это далеко не идеальный пробиотик для использования у людей: по словам Кавиты Рангана, первого автора научной статьи и члена Лаборатории химической биологии и микробного патогенеза Говарда Хана, E. faecium легко приобретает устойчивость к антибиотикам в больничных условиях и может привести к опасным инфекциям у людей с ослабленной иммунной системой.
Тем не менее, в серии экспериментов Ранган и ее коллеги продемонстрировали, что при кормлении E. faecium, C. elegans был лучше способен противостоять вредному воздействию инфекции, вызываемой Salmonella typhimurium, кишечным патогеном, который у млекопитающих проникает в тонкий слой эпителиальных клеток, выстилающих кишечник. «Сальмонелла все еще могла колонизировать кишечник, – говорит Ранган, – но она не вызывала такого же повреждения тканей червей и не убивала их."
Более того, они обнаружили, что особый фермент под названием SagA, в большом количестве секретируемый E. faecium, было достаточно, чтобы защитить как червей, так и мышей от сальмонеллы. И они показали, что SagA творит чудеса на мышах, даже когда он продуцируется другим микробом под названием Lactobacillus plantarum – совершенно безобидным микробом, который обычно используется в качестве пробиотика при кишечных заболеваниях человека и который естественным образом обитает в различных средах от квашеной капусты до кишечника человека.
Улучшение хороших бактерий
В серии дополнительных экспериментов Вирджиния Педикорд – первый автор статьи по научной иммунологии и научный сотрудник лаборатории Хэнга и лаборатории иммунологии слизистой оболочки Даниэля Муциды – и ее коллеги также показали, что E. faecium защищали мышей от S. тифимурий. Кроме того, они продемонстрировали, что E. faecium предотвращал проникновение патогена через эпителий и проникновение в другие органы, такие как печень.
Эти эксперименты показали, что E. faecium не защищал мышей, нападая на S. typhimurium напрямую или изменяя баланс других микробов в кишечнике. «Он не убивает бактерии и не истощает микробиоту», – говорит Педикорд. "Это просто не дает им вызвать болезнь.«И это достигается, – объясняет она, – путем стимуляции выработки специализированных белков, которые в первую очередь предотвращают контакт патогенов с эпителиальным слоем – белков, которые вырабатываются самими эпителиальными клетками.
Команда подтвердила, что, как и в случае с C. elegans, самого по себе SagA было достаточно, чтобы защитить мышей от разрушительного воздействия S. тифимурий. И он также идентифицировал множество рецепторов и антимикробных пептидов, связанных с врожденной иммунной системой, которые должны присутствовать, чтобы фермент выполнял свою работу.
Но, пожалуй, наиболее поразительно то, что Педикорд и ее коллеги показали, что когда Л. plantarum, SagA также защищал мышей от C. difficile, патоген, вызывающий у людей изнурительный, а иногда и смертельный гастроэнтерит.
C. difficile ежегодно заболевает почти 500000 человек в США и убивает более 29000 человек. Длительная антибактериальная терапия при других состояниях фактически увеличивает риск инфекции, а лечение C. difficile с антибиотиками часто приводит к рецидивам.
В результате перспектива получения доброкачественного пробиотика, защищающего от C. difficile, избегая при этом проблем, связанных с лечением антибиотиками, – это долгожданная новость.
«Это то, что действительно может помочь людям», – говорит Педикорд, который уже проводит эксперименты на мышах, чтобы выяснить, влияет ли SagA на C. difficile рецидив.