Новая стратегия защиты полезных микробов кишечника от антибиотиков

Исследование, опубликованное 19 марта в Cell Reports, показывает потенциальную стратегию поддержания баланса в пользу полезных бактерий путем изменения состава микробного сообщества.

Португальские и испанские учёные обнаружили, что химический сигнал аутоиндуктор-2 (AI-2), который бактерии используют для общения, может способствовать восстановлению правильного баланса микробиоты у мышей, получавших антибиотики. Результаты открывают путь терапевтическим стратегиям, использующим "химический язык" бактерий для поддержания здорового сообщества кишечных микробов.

"Бактерии в нашем кишечнике чрезвычайно важны для здоровья. Если мы научимся управлять их видовым составом и функциями, мы сможем использовать их для профилактики инфекций и лечения воспалительных заболеваний кишечника", — говорит старший автор Карина де Бивар Ксавьер.

Антибиотики и диета могут изменить состав микробиоты и резко снизить её разнообразие, повышая восприимчивость к патогенам, таким как Salmonella. Особенно важны сдвиги в балансе между Bacteroidetes и Firmicutes — двумя преобладающими типами бактерий в кишечнике млекопитающих, которые связаны с ожирением, диабетом, хроническими воспалительными заболеваниями и раком ЖКТ.

Исследователи сфокусировались на малой диффундирующей молекуле AI-2, которая обеспечивает межвидовую коммуникацию в бактериальном царстве. AI-2, продуцируемый одним видом, может влиять на экспрессию генов у другого, позволяя всей популяции синхронно регулировать поведение, например, вирулентность.

Чтобы манипулировать уровнем AI-2 в кишечнике мышей, учёные создали мутант Escherichia coli, неспособный поглощать AI-2 из среды. При введении этого мутанта мышам, получавшим антибиотик, повышенный уровень AI-2 в кишечнике изменил состав микробиоты, способствуя расширению типа Firmicutes, который был почти уничтожен антибиотиком.

"Поскольку высокий уровень AI-2 сместил баланс в сторону здорового состояния во время лечения антибиотиками, манипуляции этим химическим сигналом могут предотвратить вредное воздействие антибиотиков и лечить заболевания ЖКТ у людей", — говорит соавтор Джессика Томпсон.

В дальнейшем исследователи изучат, ускоряет ли AI-2 восстановление защитных функций микробиоты против патогенов после антибиотикотерапии, а также определят различные функции сигналинга AI-2.

"Рецепторы к таким сигналам, как AI-2, могут стать новыми мишенями для лекарств, чтобы изменять бактериальную коммуникацию. Эта стратегия может быть перспективной альтернативой для решения серьёзной проблемы устойчивости бактерий к антибиотикам", — говорит соавтор Рита Алмейда Оливейра.