Сотни различных видов бактерий живут у вас во рту. Одних очень много, других мало. Некоторые из этих оральных бактерий являются известными патогенами. Другие безвредны или даже полезны.
Ученым известен генетический состав около 70 процентов бактерий полости рта. Чего они не знают, так это того, какие виды проживут дольше всех без питательных веществ в «королевской битве», поэтому они решили выяснить это. Результаты помогают объяснить, как некоторые опасные бактерии могут сохраняться в стерильной больничной среде и заражать пациентов.
В статье, опубликованной позже на этой неделе в Proceedings of the National Academy of Sciences, исследователи из Института Форсайта, Института Дж. Крейга Вентера, Вашингтонского университета и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе описывают их открытие, что три близкородственных вида бактерий, принадлежащих к семейству Enterobacteriaceae, пережили все другие бактерии полости рта в результате длительного голодания или эксперимента «судного дня».
«Известно, что ряд видов из этого семейства вызывают инфекции в больницах», - сказал доктор Сюэсонг Хэ, сотрудник Института Форсайта и соавтор исследования.
Чтобы создать битву бактерий, исследователи поместили сотни образцов ротовых бактерий из слюны человека в пробирки. Бактерии, привыкшие жить в богатой питательными веществами пасти, голодали в новой среде. Каждый день ученые проверяли образцы, чтобы увидеть, какие бактерии все еще живы.
Почти все виды бактерий погибли в течение первых нескольких дней. Но три вида - Klebsiella pneumoniae, Klebsiella oxytoca и Providencia alcalifaciens - выживали дольше всех, а Klebsiella pneumoniae и Klebsiella oxytoca выживали более 100 дней.
Исследователи были удивлены, обнаружив, что клебсиеллы были среди чемпионов этой борьбы с бактериями. В естественной среде полости рта клебсиеллы считаются аутсайдерами. На их долю приходится лишь около 0,1 процента всех микробов во рту. Но в экстремальных условиях, лишенных всех питательных веществ, безраздельно господствовали клебсиеллы, в то время как насекомые, обычно встречающиеся в большом количестве, быстро вымерли.
Как Клебсиэлле удалось совершить такой подвиг? Чтобы ответить на этот вопрос, ученые проанализировали геном бактерии в первый день «боев», а затем еще раз на 100-й день.
«Когда мы смотрим на содержание генома, оказывается, что эти виды Enterobacteriaceae имеют более крупные геномы, чем другие бактерии полости рта, что дает им возможность использовать более разнообразные источники энергии», - сказал доктор. Он. Исследователи обнаружили, что клебсиеллы претерпели генетические мутации, которые, возможно, позволили им выжить и продолжать функционировать даже без источника пищи.
Ученые описывают виды Klebsiella как условно-патогенные микроорганизмы. У здоровых людей они мирно живут во рту, теснятся другими микробами и не могут размножаться или доставлять неприятности. Но за пределами рта, где выживают немногие другие бактерии, клебсиелла - король. Они сохраняются на больничных поверхностях, таких как раковины или столы. Если пациент с ослабленной иммунной системой контактирует с клебсиеллой, у него может развиться инфекция.
«Ротовые жидкости, такие как слюна, являются богатым источником бактерий и вирусов. Мы хотим понять, как патогены, которые обычно встречаются редко, могут стать доминирующими, а затем также длительное время сохраняться вне организма, чтобы впоследствии передаваться», объясняет соавтор доктор Джефф Маклин, профессор Вашингтонского университета.
Заражение клебсиеллой может привести к ряду опасных состояний, включая пневмонию и менингит. Одна из причин, по которой клебсиеллы настолько опасны, заключается в том, что клебсиеллы особенно хорошо развивают устойчивость к антибиотикам, а также переносят эту устойчивость к лекарствам соседним бактериям.
Вывод о том, что эти виды клебсиелл выживают дольше, чем их более безобидные соседи в смесях слюны, вероятно, имеет большое клиническое значение, поскольку многочисленные вирулентные вспышки устойчивых к антибиотикам клебсиелл были прослежены до больничных раковин. и дренажи», - сказал доктор Джонатон Л. Бейкер, доктор философии. Бейкер является научным сотрудником NRSA имени Рут Л. Киршштейн в отделе геномной медицины Института Дж. Крейга Вентера и ведущим автором исследования.
Это исследование также помогает пролить свет на ключевую экологическую динамику бактериальных сообществ.
«С точки зрения общей картины, это огромный шаг вперед к пониманию микробной социальной структуры и экологии», - сказал доктор Вэньюань Ши, генеральный директор и главный научный сотрудник Института Форсайта.«Это исследование посвящено фундаментальному вопросу биологии - как эволюционно создавалось микробное сообщество и что происходит, когда оно умирает?»