В исследовании оценивалась способность нового пробиотика предотвращать и лечить биопленки, содержащие дрожжи и бактерии, в частности виды, которые размножаются в поврежденном кишечнике. Биопленки могут содержать инфекционную полимикробную смесь бактерий и грибов, живущих вместе под толстой защитной слизью.
Эти полимикробные сообщества устойчивы к антибиотикам, но могут противостоять другим микробам. Согласно новому исследованию, другие микробы, живущие в кишечнике или вводимые с помощью пробиотиков, могут помочь разрушить биопленки.
В серии экспериментов, опубликованных в журнале mBio Американского общества микробиологов, исследователи из Кливлендского медицинского центра Университета Кейс Вестерн Резерв и Университетских больниц (UH) вырастили дрожжи (виды Candida) и бактерии (Escherichia coli и Serratia marcescens) в биопленки.
Затем они подвергли биопленки многообещающей смеси пробиотиков, идентифицированной в предыдущем исследовании: одна часть дрожжей, три части бактерий и небольшое количество амилазы (фермент, обнаруженный в слюне). Изображения под микроскопом показали, что биопленки, подвергшиеся воздействию смеси, были более рыхлыми сообществами, которые в целом были тоньше и слабее, чем необработанные биопленки.
Исследователи обнаружили, что пробиотик частично работает за счет ослабления дрожжей, живущих в молодых биопленках. Дрожжи внутри биопленок были задержаны в росте и не образовывали репродуктивных структур, которые способствуют росту и расширению новой биопленки. Исследователи пришли к выводу, что их новая смесь пробиотиков может помочь предотвратить образование вредных биопленок у людей с воспалительными заболеваниями кишечника или другими желудочно-кишечными заболеваниями.
«Пробиотик может предотвращать и лечить биопленки, которые обнаруживаются в кишечнике», – сказал старший автор Махмуд А. Ганнум, доктор философии. "Это большая проблема, поскольку биопленка кишечника коррелирует с болезнью Крона и колоректальным раком."Ганнум – профессор и директор Центра медицинской микологии в Медицинской школе Кейс Вестерн Резерв и UH.
Предыдущая работа Ганнума, проведенная в Школе медицины и UH, показала три типа микробов, которые исследователи вырастили внутри своих биопленок (виды Candida, E. coli и S. marcescens) значительно повышены в кишечнике людей с болезнью Крона. Вместе они образуют особенно толстую биопленку, которая может вызвать воспаление в кишечнике. Ганнум считает, что пробиотики могут стать новым способом лечения такого болезненного воспаления.
Исследователи дополнительно изучили биопленки, обнаруженные у пациентов с болезнью Крона, путем выращивания дрожжей и бактерий в нескольких различных комбинациях.
Они обнаружили, что виды дрожжей Candida с большей вероятностью объединяются с бактериями в биопленках, чем другие виды дрожжей. Дополнительные результаты показывают, что Candida albicans и Candida tropicalis образуют толстые биопленки при выращивании вместе с E. coli и S. бактерии marcescens.
Другие виды дрожжей, не относящиеся к Candida, могут образовывать только тонкие биопленки – не толще, чем у одного вида, выращенного в одиночку. Результаты указывают на то, что виды Candida с наибольшей вероятностью образуют толстые устойчивые биопленки в кишечнике пациента, которые могут быть восприимчивы к пробиотику.
Сам жидкий пробиотик перед тестированием был очищен от целых полезных микробов, оставив после себя метаболиты и ферменты, выделяемые микробами. В настоящее время исследователи исследуют, какие именно секретируемые факторы внутри смеси ответственны за анти-биопленочные эффекты. Они также подали заявку на патент на свой пробиотик.
«Следующим шагом для нашего пробиотика, на который подана заявка на патент, будет проведение клинических испытаний, чтобы продемонстрировать его эффективность при таких заболеваниях, как болезнь Крона, язвенный колит и синдром раздраженного кишечника, а также при раке», – сказал Ганнум. «Если эффективность будет доказана, то потенциальное воздействие на людей, страдающих от этих разрушительных условий, чрезвычайно волнует меня как ученого."
Запатентованный пробиотик в настоящее время продается как пробиотики BIOHM, общий пробиотик для здоровья пищеварительной системы.
Эта работа полностью финансировалась компанией BIOHMhealth, соучредителем и владельцем которой является Ганнум.