Молочнокислые бактерии помогли мышатам победить холеру

Холерный вибрион (Vibrio cholerae) показан синим цветом

Tina Carvalho / University of Hawaii at Manoa

Американские биологи показали, что возбудитель холеры Vibrio cholerae плохо себя чувствует в присутствии молочнокислых бактерий Lactococcus lactis и гибнет. Как пишут ученые в Science Translational Medicine, выживаемость зараженных холерой мышат, которыех кормили L.lactis, почти вдвое выше, чем у животных из контрольной группы. Другая группа американцев создала быстродействующую вакцину против холеры и проверили ее эффективность на кроликах.

Холера вызывается бактериями Vibrio cholerae, которые поражают тонкую кишку. Для заболевания характерны рвота и диарея, вызывающие быструю потерю жидкости и обезвоживание организма. Инфекция передается через зараженную воду, а также при прямом контакте, причем тяжелая форма холеры может привести к смерти — в 2010 году, по данным ВОЗ, в мире зарегистирировано 3-5 миллионов случаев заболевания, до 130 тысяч больных умерли.

Заболевшим, во избежание обезвоживания, дают обильное питье и растворы электролитов. Холеру лечат и антибиотиками. Кроме того, уменьшить вирулентность холерных вибрионов у мышат могут генномодифицированные бактерии кишечной палочки. Однако эффективны ли в борьбе с холерой бактерии, входящие в состав кишечного микробиома, до сих пор было непонятно.

Известно, что в состав кишечного микробиома входят лактобактерии и бифидобактерии. В больших количествах эти бактерии защищают тонкую кишку от патогенов, и позволяют диагностировать кишечные инфекции на ранних стадиях. Кроме того, исследования показали, что холерный вибрион плохо переносит кислую среду. В частности, часть патогенов гибнет, попадая в желудок (в состав желудочного сока входит слабый раствор соляной кислоты).

Медики и биологи из MIT и Гарвардского университета под руководством Джеймса Коллинза (James J. Collins) решили воспользоваться уязвимостью возбудителя холеры. Они предположили, что лактобактерии, вырабатывающие молочную кислоту могут защитить кишечник от патогена и, как минимум, ослабить течение болезни.

Сначала исследователи проверили гипотезу на бактериальных культурах. Они вырастили вместе культуры холерного вибриона и лактобактерий Lactococcus lactis и убедились, что лактобактерии подавляют рост возбудителя холеры. Также ученые проверили, что в качестве активного вещества выступает именно молочная кислота. Они снова выращивали культуры обоих бактерий, но на этот раз использовали генномодифицированные лактобактерии, которые расщепляли молочную кислоту. В этом случае культура холерного вибриона успешно выросла.

Затем авторы работы кормили лактобактериями мышат. 39 животным вводили культуры возбудителя холеры и L.lactis одновременно, 19 животным сначала вводили холерный вибрион, и через пять часов — лактобактерии, а 37 мышатам из контрольной группы вводили только культуру патогена. В результате, через 42 часа после заражения выживаемость экспериментальных животных оказалась почти вдвое выше (84,6 процента), чем выживаемость мышат из контрольной группы (45,7 процента). При этом не играло роли, в какой последовательности вводили лактобактерии: одновременно или после холерного вибриона.

Кроме того, исследователи сконструировали сигнальную систему, позволяющую определять даже небольшие количества холерного вибриона в кишечнике. Они поместили в геном лактобактерий L.lactis ген рецептора фермента CAI-1, специфичного для рода Vibrio. CAI-1 запускает коммуникацию между бактериями и образование бактериальных пленок, то есть служит показателем того, что в кишечнике уже присутствует некоторое количество бактерий холерного вибриона. В синтетических лактобактериях CAI-1 вызывал синтез не только белка-рецептора, но и белка-репортера, который помогал определить наличие патогенов в фекалиях.

Другая группа исследователей создала эффективную вакцину против холеры, которая замедляет течение болезни и ослабляет симптомы. Медики из Гарвардского университета и Института медицинских исследований Говарда Хьюза под руководством Мэтью Валдора (Matthew Waldor) взяли за основу разновидность холерного вибриона, которая вызвала эпидемию на Гаити в 2010 году. Ученые ослабили бактерию, удалив гены, отвечающие за вирулентность, и уменьшив ее способность к рекомбинации ДНК и переносу генов, отвечающих устойчивость к антибиотикам. Ее эффективность исследователи проверили на 16 крольчатах. Половине животных вводили новую вакцину, половине (контрольной группе) — раствор солей, а через сутки их инфицировали летальной дозой патогенных бактерий. У животных из контрольной группы в течение 18 часов развились симптомы тяжелой инфекции, в то время как у крольчат, которым вводили вакцину, никаких признаков болезни не появилось.

Два года назад в США одобрили первую вакцину против холеры, представляющую собой ослабленную культуру холерного вибриона разновидности О1, наиболее распространенной в мире.

Екатерина Русакова

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.