Новый назальный микробиом: Лишение мультирезистентных бактерий железа
Исследовательская группа под руководством Симона Хайльброннера, профессора микробиологии Биоцентра LMU, изучила, как различные бактерии, колонизирующие носовую полость, справляются с дефицитом железа там и взаимодействуют друг с другом.
Исследование, недавно опубликованное в The ISME Journal, показывает, что состав микробиома влияет на то, насколько хорошо мультирезистентные стафилококки могут выживать в носу. Это открывает пути для целенаправленного подавления потенциально опасных микробов с помощью назальных пробиотиков, без необходимости применения антибиотиков.
Staphylococcus aureus относится к опасным микробам: «Антибиотикорезистентные стафилококки могут незаметно скрываться в микробиоме здоровых людей», — объясняет Хайльброннер. Это характерно для трети всех людей. Если бактерии попадают в кровоток, они могут вызывать серьёзные заболевания.
Причина, по которой S. aureus встречается в одних носах, а в других — нет, оставалась в значительной степени неясной. «Мы удивительно мало знаем о факторах, определяющих, может ли человек быть носителем S. aureus», — говорит Хайльброннер. Генетика хозяина и условия окружающей среды имеют лишь умеренное влияние. «Напротив, становится всё более ясно, что присутствие определённых других бактерий может способствовать или препятствовать росту патогена».
Битва за железо
В носу наблюдается острый дефицит железа. Чтобы выжить, бактерии производят сидерофоры — железосвязывающие молекулы, которые они выделяют в окружающую среду. «Их можно представить как молекулярные сети, которые бактерии забрасывают, чтобы поймать железо», — говорит инфекционный биолог.
Исследователи обнаружили, что в наших носах происходит сложная сеть связанных с железом торговых союзов и враждебных рейдов. Они выявили различные формы взаимодействий между изученными бактериями:
- Кооперация: Некоторые микроорганизмы делятся своими сидерофорами и связанным с ними железом с S. aureus.
- «Запирание» железа: Другие виды помогают себе сидерофорами S. aureus, но защищают свои собственные сидерофоры от использования патогеном с помощью молекулярного «шифрования».
- Пиратство: Существуют «рейдеры» среди назальных бактерий, которые не производят собственных сидерофоров, а исключительно грабят внешние источники, произведённые другими. Многие из этих «рейдеров» специализируются на сидерофорах патогена.
Хайльброннер и его команда смогли продемонстрировать, что рост S. aureus подавляется, если в окружающей среде присутствуют бактерии, которые грабят его сидерофоры, ничего не давая взамен.
«В этой работе мы определили несколько штаммов различных видов и родов, которые по-разному взаимодействуют с S. aureus», — отмечает Хайльброннер. «Результаты указывают на то, что соседние бактерии могут создавать враждебную среду для стафилококков, воруя железо патогена».
Это прокладывает путь для разработки назальных пробиотиков для подавления мультирезистентных стафилококков в носу. Сидерофорные пираты могут стать каперами на службе медицины, задача которых — грабить железо S. aureus, чтобы остановить его распространение.