В статье, опубликованной 30 октября 2015 года в журнале Science, исследователи Солка сообщили об обнаружении у мышей штамма микробиомных бактерий Escherichia coli, способного улучшить толерантность животных к инфекциям легких и кишечника, предотвращая истощение — распространенное и потенциально смертельное заболевание. потеря мышечной ткани, возникающая при серьезных инфекциях. Если аналогичный защитный штамм будет обнаружен у людей, это может предложить новый путь борьбы с истощением мышц, распространенным и смертельным результатом для пациентов, страдающих сепсисом и внутрибольничными инфекциями, многие из которых теперь устойчивы к антибиотикам.«Лечение инфекции уже давно сосредоточено на искоренении микробов-злоумышленников, но на самом деле людей убивают не сами бактерии — это побочный ущерб, который они наносят организму», — говорит Джанель Эйрес, доцент Солка в лабораториях Фонда Номиса. кандидат иммунобиологии и микробного патогенеза и старший научный сотрудник по исследованию.«Наши результаты показывают, что предотвращение повреждений — в данном случае мышечного истощения — может предотвратить наиболее опасные для жизни аспекты инфекции», — добавляет она. «И, не пытаясь убить патоген, вы не поощряете эволюцию смертоносных устойчивых к антибиотикам штаммов, которые убивают людей по всему миру.
Мы могли бы бороться с супербактериями с помощью« супергеройских »насекомых».Когда-то самые мощные и революционные лекарства, антибиотики, похоже, достигли своих пределов из-за способности бактерий быстро развивать устойчивость к лекарствам.
Рост устойчивости к антибиотикам представляет серьезную угрозу для людей во всем мире, поскольку болезни, которые когда-то легко контролировались, отражают все попытки лечения. Недавнее исследование показало, что до половины бактерий, вызывающих инфекции в больницах США после операции, устойчивы к стандартным антибиотикам.По данным Центров США по контролю за заболеваниями, только в Соединенных Штатах ежегодно два миллиона человек заражаются бактериями, устойчивыми к антибиотикам, и не менее 23000 человек умирают каждый год в результате этих инфекций.«Антибиотики были огромным шагом для медицины, но у этой модели уничтожения бактерий с помощью лекарств явно есть свои слабые места», — говорит Александрия Палаферри Шибе, научный сотрудник лаборатории Эйрса и соавтор новой статьи. «Большинство исследователей ищут новые антибиотики, но это подпитывает гонку вооружений между врачами и бактериями.
Сосредоточение внимания на толерантности к болезням — предотвращении вреда, наносимого болезнью — вместо уничтожения микробов — это новая парадигма терапии инфекционных заболеваний».В надежде найти новые методы борьбы с инфекциями команда Эйреса обратилась к микробиому, сообществу микробов, живущих — обычно гармонично — в наших телах. В человеческом теле микробы в 10 раз превышают количество клеток и составляют до 3 процентов от веса тела.
Несмотря на это, относительно мало известно о том, как эти крошечные пассажиры взаимодействуют с нашим развитием, метаболизмом и иммунной системой.Айерс начал изучать толерантность к болезням, будучи аспирантом, предположив, что микробиом кишечника может содержать бактерии, которые могут защитить от повреждений, вызванных инфекциями. «Есть много доказательств, подтверждающих эту идею, но до сих пор никто не идентифицировал такой штамм и не показал механизм, с помощью которого бактерия обеспечивает устойчивость к болезням», — говорит Эйрес.Команда Солка определила популяцию лабораторных мышей, которые оказались устойчивыми к истощению мышц. Сравнивая состав кишечного микробиома этих мышей с мышами, у которых отсутствовала резистентность, команда определила штамм E. coli, который присутствовал только у устойчивых к истощению мышей.
Когда нормальным мышам вводили пероральное лечение этого полезного штамма E. coli, они приобрели способность поддерживать свою мышечную и жировую массу во время кишечных инфекций, вызванных бактериями Salmonella Typhimurium, и пневмонии, вызванной бактериями Burkholderia thailandensis.Следующим шагом было выяснить, каким образом бактерии передают мышам эту толерантность.
Сотрудничая с лабораторией профессора Солка Рональда Эванса, команда Эйреса обнаружила, что во время заражения патологическими бактериями кишечная палочка покинула кишечник и переместилась в жировые ткани, чтобы вызвать защитные реакции, которые питают мышцы.Обычно у мышей с легочными и кишечными инфекциями наблюдается снижение уровня гормона, известного как инсулиноподобный фактор роста 1 (IGF-1), молекулы, которая сигнализирует организму о необходимости сохранения мышечной массы. Но защитная кишечная палочка активировала путь IGF-1 в жировых тканях, поддерживая нормальный уровень IGF-1 и поддерживая мышцы животного, несмотря на патогенные инфекции.
Команда Солка также обнаружила, что штамм E. coli активирует путь поддержания мышц IGF-1 через посредник, молекулярный комплекс в клетках, известный как инфламмасома. Являясь частью врожденной иммунной системы организма, инфламмасома реагирует на инфекцию, вызывая воспаление в инфицированной области, чтобы уничтожить микробы-вредители. E. coli использовала ту же систему сигнализации, чтобы сообщить организму о необходимости поддерживать уровень IGF-1 и, следовательно, мышечную массу.
Сможет ли такой микробный «супергерой» прийти на помощь людям с инфекциями, еще неизвестно. Команда Эйреса в настоящее время изучает, как долго штамм кишечной палочки может сдерживать патогены и сможет ли иммунная система организма в конечном итоге полностью искоренить вредные бактерии.
Они также начинают изучать, существует ли такой микроб у людей.«Нам еще многое предстоит понять, но это очень многообещающий признак того, что микробы могут быть использованы в качестве лекарства», — говорит Эйрес. «Это может предложить совершенно новый путь лечения инфекций, даже тех, которые устойчивы к антибиотикам, а также предотвратить появление новых устойчивых штаммов».