Результаты, которые будут опубликованы 2 мая в журнале PLoS Biology, поднимают вопросы об эффективности пробиотических подходов, при которых «хорошие» микробы попадают в организм в попытке вытеснить «плохие» микробы. Тем не менее, результаты также намекают на возможные эффективные способы борьбы с потенциально опасным для жизни H. pylori, которые в настоящее время обитают в каждом двух желудках человека.
"Это исследование меняет наши представления о том, как микробы, такие как H. pylori устанавливают их хроническое постоянство в организме ", – сказала Мануэль Амиева, доктор медицинских наук, доцент педиатрии, микробиологии и иммунологии, ведущий автор исследования. Ведущий автор – бывшая аспирантка Конни Фанг, доктор философии.
ЧАС. pylori является основной причиной язвы желудка и рака желудка.
К счастью, подавляющее большинство инфицированных людей остаются бессимптомными на протяжении всей жизни: только 10-15% инфицированных получают язвы и только 1% заболевают раком желудка.
Кроме того, есть основания полагать, что инфицирование H. pylori, который сосуществовал с людьми с самых первых дней существования нашего вида, может иметь некоторые преимущества. Например, H. pylori связана с более низким уровнем заболеваемости астмой и другими аллергиями.
Сочетание этого положительного фактора и низкоинтенсивного, высокоэффективного характера H. pylori заставляет медиков задуматься о способах превентивного уничтожения его во всех наших желудках. Возможно, будет разумнее заменить более дружелюбные "дизайнерские" штаммы.
Но это будет непросто, как показало исследование.
Успех там, где другие терпят неудачу
С экологической точки зрения H. pylori удалось там, где практически все другие бактериальные вредители потерпели поражение. Он развил способность сохраняться в течение длительных периодов – часто в течение всей жизни человека – в желудке, высокая кислотность которого, быстро меняющийся химический состав и быстрый клеточный обмен делают его одной из самых суровых сред, с которыми сталкивается микроб.
Хотя H. pylori чувствительны к антибиотикам, эти препараты нередко не могут полностью очистить желудок от микроорганизмов. «Возрождающийся штамм неизменно такой же, как тот, который, как считается, был искоренен», – сказала Амиева, предполагая наличие какой-то ниши, в которой H. pylori может найти убежище и в безопасности пополнить свои запасы.
Но как именно было непонятно.
ЧАС. pylori – это микроб в форме штопора, снабженный пучком вращающихся волосовидных выступов, называемых жгутиками, которые позволяют ему свободно плавать в водной жидкой среде или проникать в вязкие жидкости.
Микробиологи давно думали, что он избегает растворения в море желудочной кислоты, скрываясь в слое слизи, выстилающем желудок и защищающем пищеварительный орган от поедания производимой им кислоты.
Это часть истории. Но новое исследование показывает более безопасную тактику выживания для жука: проникнуть в одну из бесчисленных ямоподобных желез, которые усеивают внутреннюю поверхность желудка, а затем отбиваться от всех, кто встречает.
В исследовании, опубликованном в 2015 году, группа Амиевой обнаружила присутствие H. pylori в желудочных железах.
Но почему микроб решил остаться там, было непонятно.
Новое исследование, по словам Амиевой, показывает, что когда-то особенно выносливая или удачливая особь H. pylori удается колонизировать железу, образовавшийся штамм-основатель становится чрезвычайно трудно вытеснить даже представителями практически идентичного штамма по причинам, которые остаются загадочными, но могут быть связаны с тем фактом, что каждая железа имеет только одну крошечную входная точка.
Светится зеленым и красным
Исследователи инокулировали желудки мышей двумя версиями идентичного в остальном H. pylori, отличающийся только тем, что одна группа была генетически модифицирована, поэтому она испускала флуоресцентный зеленый свет при стимуляции лазером, в то время как другая группа была модифицирована, чтобы светиться красным. Позже ученые смогли наблюдать, как разноцветные штаммы успешно обосновались в железах по длине желудка мышей.
Ученые использовали форму микроскопии, которая позволяла им перемещать фокус через последовательные глубины неповрежденной ткани, а не просматривать отдельные тонкие срезы ткани. Они также использовали технику под названием CLARITY, которая делает ткани прозрачными без нарушения их микроанатомической целостности.
Эта комбинация позволила им визуализировать в трех измерениях H. pylori в глубине желудочных желез.
Вместо случайного смешивания – как и следовало ожидать, если бы заполнение железы одним «цветом» ошибок не создавало препятствий для проникновения другого цвета, – два набора H. pylori занимали отдельные участки поверхности желудка, что указывает на исключительное преимущество «первым пришел, первым обслужен» для первоначального агента данной железы и, кроме того, предполагая, что, утвердившись в железе, «красный» или «зеленый» H. pylori посылает индивидуальное потомство в соседние железы, в которых они устанавливают свои флаги, процветают, исключают новичков, размножаются и, в конечном итоге, выпускают новые одноклеточные войска, чтобы повторить экспедиционное наступление железы за железой.
Какие именно инструменты понадобятся бактериям для установления прав скваттера в железе, все еще гадают.
Но когда ученые засеяли желудки мышей мутантом H. pylori, у которых отсутствует функционирующий химический сенсорный механизм, определяющий его направление плавания, клопы были неспособны поддерживать исключительные колонии в железах.
Это поднимает вопрос о том, как искоренить потенциально патогенные бактериальные штаммы, обитающие в нашем организме, или как заменить их другими, менее патогенными. По словам Амиевой, пробиотики пока не продемонстрировали особого успеха в достижении этой цели.
«Недостаточно найти хороший пробиотический штамм, способный выжить в органе, в котором он должен жить», – сказал он. "Вам нужно создать для этого место."
Один из возможных подходов, по мнению Амиевой, – это найти способ вывести бактерии из их защитных укрытий, прежде чем лечить их, а затем заменить их менее вирулентным штаммом.