Бактерии кишечного микробиома устойчивее к лекарствам в сообществах

Многие лекарства могут напрямую подавлять рост и изменять функции бактерий, составляющих наш кишечный микробиом. Исследователи из EMBL в Гейдельберге обнаружили, что этот эффект ослабевает, когда бактерии формируют сообщества.

В уникальном исследовании учёные сравнили множество взаимодействий «лекарство–микробиом» между бактериями, выращенными изолированно, и теми, что являются частью сложного микробного сообщества. Результаты опубликованы в журнале Cell.

Команда исследовала, как 30 различных препаратов (включая те, что направлены против инфекционных и неинфекционных заболеваний) влияют на 32 разных вида бактерий. Эти виды были выбраны как репрезентативные для человеческого кишечного микробиома на основе данных с пяти континентов.

Ключевые открытия:

• Перекрёстная защита: Было обнаружено, что в сообществе некоторые лекарственно-устойчивые бактерии демонстрируют коллективное поведение, защищающее другие, чувствительные к препаратам бактерии. Это позволяет чувствительным бактериям нормально расти в присутствии лекарств, которые убили бы их в изоляции.
• Уровень устойчивости: «Мы не ожидали такой устойчивости. Было очень удивительно видеть, что почти в половине случаев, когда вид бактерий был чувствителен к лекарству в одиночестве, он оставался невосприимчивым в сообществе», — отметила Сарела Гарсия-Сантамарина, соавтор исследования.
• Механизмы защиты: Бактерии помогают друг другу, поглощая или разлагая лекарства. Эти стратегии называются биоаккумуляцией и биотрансформацией соответственно. «Эти данные показывают, что кишечные бактерии обладают большим потенциалом к трансформации и накоплению лекарств, чем считалось ранее», — сказал Михаэль Циммерманн, один из участников исследования.
• Предел устойчивости: Высокие концентрации лекарств приводят к коллапсу микробных сообществ, и стратегия «перекрёстной защиты» сменяется «перекрёстной сенсибилизацией». При этом бактерии, обычно устойчивые к определённым препаратам, становятся чувствительными к ним в сообществе.

Перспективы и будущее:

Используя новые знания о взаимодействиях перекрёстной защиты, исследователи собрали синтетические сообщества, способные сохранять свой состав при воздействии лекарств.

«Это исследование — шаг к пониманию того, как лекарства влияют на наш кишечный микробиом. В будущем мы, возможно, сможем использовать эти знания для персонализации назначений, чтобы уменьшить побочные эффекты препаратов», — сказал Пир Борк, руководитель группы в EMBL.

Работа была выполнена в сотрудничестве группами Typas, Bork, Zimmermann и Savitski из EMBL, а также многими его выпускниками.