Salmonella enterica - это название группы палочковидных бактерий, которые могут вызывать гастроэнтерит у людей и других животных. Инфекции сальмонеллы могут иметь серьезные последствия для определенных групп высокого риска, таких как младенцы, маленькие дети, пожилые люди и лица с функционально ослабленной иммунной системой. Большинство людей с нормальным составом кишечной микрофлоры (микробиоты) обычно не испытывают особых трудностей при борьбе с такими инфекциями. Только в 10-20% случаев попадания возбудителей внутрь (обычно через зараженные пищевые продукты) действительно возникает инфекция. Но представители кишечной микробиоты, ответственные за устойчивость к сальмонеллам, в значительной степени неизвестны. Теперь группа исследователей под руководством профессора Бербеля Штехера из Института общественного здравоохранения Макса фон Петтенкофера LMU [который также связан с Немецким центром исследований инфекций (DZIF)] идентифицировала один вид бактерий, который защищает мышей от Salmonella enterica serovar Typhimurium - один из двух наиболее распространенных патогенных подвидов, обнаруженных в Германии. Новые результаты опубликованы в журнале Cell Host & Microbe..
У здоровых людей и мышей желудочно-кишечный тракт заселен несколькими видами бактерий и других микроорганизмов. Этот «микробиом» может защитить своих хозяев от заражения видами сальмонелл, потому что эндогенные члены вырабатывают ингибирующие вещества, занимают все доступные экологические ниши и потребляют большую часть соответствующих питательных веществ, таких как сахара или белки, а также кислород. Пытаясь определить состав микробиома здорового кишечника, который обеспечивает оптимальную защиту от бактериальных инфекций, соавторы Сандрин Брюгиру и Дебора Гарцетти сравнили микробиоту нескольких групп мышей. Было показано, что одна группа устойчива к инфекции сальмонеллы, в то время как другие были восприимчивы к патогену.
Исследователи обнаружили, что микробиомы защищенных мышей включали бактерии, принадлежащие к виду Mucispirillum schaedleri, которые отсутствовали у других групп. M. schaedleri принадлежит к большой группе видов бактерий, представители которых в основном обитают в средах, богатых илом или отложениями. Из них только Mucispirillum spp. происходит в желудочно-кишечном тракте теплокровных животных, таких как мыши и люди. «Считалось, что он относительно редко встречается в микробиомах человека, поскольку обычно не обнаруживается в образцах стула», - говорит Стечер. «Однако это связано с тем, что он преимущественно колонизирует слизистый слой кишечника. В исследованиях, в которых изучались биоптаты слизистой оболочки, M. schaedleri был обнаружен у 50% субъектов».
Чтобы напрямую проверить, действительно ли бактерия причинно связана с защитой от сальмонеллы, Симона Херп, которая только что защитила докторскую диссертацию в Институте Макса фон Петтенкофера, воспользовалась преимуществом гнотобиотика (гнотос, греч.: известная») мышиная модель, микробиотой которой можно манипулировать. Таким образом, этим мышам можно ввести выбранные виды бактерий, чтобы состав их микробиоты был определен и известен. «Мы создали две группы мышей, одна из которых содержит Mucispirillum schaedleri, а другая ее явно не содержит. Мы экспериментально заразили обе группы сальмонеллой и смогли подтвердить, что M. schaedleri причинно связана с защитой от сальмонеллезных инфекций», - говорится в сообщении. Стечер.
Дальнейшие исследования показали, что защитный эффект M. schaedleri, вероятно, зависит от его способности успешно конкурировать с Salmonella за определенные необходимые питательные вещества, такие как нитраты. Эта конкуренция не обязательно означает, что скорость роста последних снижается. Однако без достаточного количества нитрата Salmonella enterica serovar Typhimurium не может экспрессировать свой самый важный фактор вирулентности, систему секреции типа III. В результате их способность вызывать патогенные изменения в слизистой оболочке кишечника значительно снижается. Основной вовлеченный фактор вирулентности, по сути, представляет собой молекулярную машину, которая действует как шприц и позволяет бактериям вводить токсичные белки в клетки кишечного эпителия. Эта система позволяет бактериям вторгаться в эти клетки, что, в свою очередь, приводит к воспалению и гастроэнтериту.
Новые результаты могут в долгосрочной перспективе привести к разработке новых стратегий профилактики бактериальных инфекций желудочно-кишечного тракта. «Но для этого потребуется еще много работы», - отмечает Стечер. «Например, мы до сих пор не знаем, оказывает ли M. schaedleri другое - и, возможно, вредное - воздействие на кишечник и здоровье человека».