Возбудитель акне защитил нематод от золотистого стафилококка

Staphylococcus aureus

Public domain

Микробиологи обнаружили, что Cutibacterium acnes, бактерия, которая вызывает акне на коже млекопитающих, защищает питающихся ей нематод от золотистого стафилококка. Это связано с тем, что некоторые штаммы C. acnes усиливают у червей экспрессию генов, ответственных за борьбу с грамположительными бактериями, пишут ученые в Microbiology Spectrum.

C. acnes — анаэробная, но устойчивая к кислороду грамположительная бактерия, составляющая основную часть микрофлоры кожи человека. Эта бактерия считается основной причиной развития акне — воспалительного заболевания кожи. Появление угрей зависит от штамма C. acnes, который обитает на коже конкретного человека: штаммы, относящиеся к группам RT4, RT5, RT8 и RT10, связаны с более частым развитием акне, другие (например RT6) — с отсутствием высыпаний. 

Чтобы понять, как бактерии влияют на здоровье человека, не проводя исследований на людях, ученые часто используют модельные объекты. Это хорошо изученные организмы, с которыми легко производить генно-инженерные манипуляции, такие как выключение (нокаут) генов. Один из таких организмов — свободноживущая нематода Caenorhabditis elegans. Этот круглый червь в обычной жизни живет в почве и питается бактериями. Использование C. elegans в качестве модели для изучения заболеваний человека имеет ряд преимуществ: за нематодами удобно наблюдать, благодаря их небольшому размеру и относительной небольшой продолжительности жизни (около двух недель), а их содержание в лаборатории не требует большого количества ресурсов. Например, именно на нематодах C. elegans ученые показали, что стресс, снижающий эффективность работы митохондрий, замедляет старение организма.

Группа микробиологов во главе с Аяно Цуру (Ayano Tsuru) из Осакского университета изучила влияние штаммов C. acnes на жизнь нематод. В данном исследовании нематод кормили бактериями C. acnes, относящимися к девяти различным штаммам. Ученые обнаружили, что включение в рацион нематод разных штаммов бактерий по-разному влияет на червей. Одни штаммы (названные «патогенными») вызывают сокращение продолжительности жизни C. elegans, другие («непатогенные») штаммы на продолжительность жизни не влияют. Авторы отмечают, что патогенные штаммы относились к группам RT4 и RT8, присутствие которых на коже человека связано с развитием акне.

Для дальнейшего исследования взяли два штамма С. acnes: один – патогенный (SK137), и один — непатогенный (HL110PA4). Нематоды контрольной группы питались штаммом OP50 Escherichia coli. Анализ транскриптомов показал, что у нематод, питавшихся штаммом SK137, повышена по сравнению с контролем экспрессия 493 генов. Многие из этих генов отвечают за развитие кутикулы (p = 8,02 × 10-13). В группе червей, питавшихся непатогеным штаммом HL110PA4, была повышена экспрессия 248 генов, значительная часть которых участвует в защите от грамположительных бактерий (p = 3,47 × 10−11). Кроме того, такие нематоды лучше выживают при инфекции золотистым стафилококком — грамположительной бактерией, вызывающей широкий спектр заболеваний, от угрей до менингита. Авторы подчеркивают, что изменение экспрессии генов и устойчивость к золотистому стафилококку не были вызваны секрецией C. acnes антимикробных пептидов: в среде, очищенной от клеток, не было обнаружено веществ, которые бы ухудшали рост золотистого стафилококка.

Поскольку главную роль в регуляции работы врожденного иммунитета играют сигнальные пути IIS и p38 MAPK, микробиологи решили проверить, участвуют ли эти пути в приобретении устойчивости к золотистому стафилококку. Для этого они создали линии C. elegans, у которых были нокаутированы гены, продукты которых задействованы в сигнальных путях IIS и p38 MAPK. При инфекции золотистым стафилококком выживаемость нематод, питавшихся C. acnes, была выше в случае дикого типа, а также при нокауте генов daf-16 и skn-1 (участников сигнального пути IIS). При нокауте генов nsy-1, sek-1 и pmk-1 выживаемость нематод, питавшихся C. acnes, не отличалась от контрольной группы. Гены nsy-1, sek-1 и pmk-1 относятся к сигнальному каскаду p38 MAPK, и, судя по всему, именно этот каскад отвечает за устойчивость C. elegans к золотистому стафилококку.

Тот факт, что C. acnes оказывает влияние на иммунную систему нематоды, заставляет пересмотреть взгляд на роль кожной микробиоты в поддержании здоровья хозяина. До настоящего момента большая часть исследований фокусировалась на микрофлоре кишечника, однако данная работа может положить начало изучению пробиотиков наружного применения, которые, в отличии от привычных нам капсул с бактериями, можно будет не глотать. 

Роли бактерий-симбионтов в поддержании здоровья посвящено много исследований. Например, та же самая C. acnes обнаружена в мозге пациентов с болезнью Альцгеймера, а по видовому составу кишечной микробиоты можно предсказать эффективность растительной диеты.

Наталья Кондратенко

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.