Исследование появилось в номере журнала «Биологическая химия» от 26 июня.Инфекции мочевыводящих путей (ИМП) часто вызываются штаммом бактерий, называемых Escherichia coli (E. coli), и врачи долгое время полагались на антибиотики для уничтожения микробов. Но растущая устойчивость бактерий к этим препаратам заставляет исследователей искать альтернативные стратегии лечения.
«Многие врачи могут сказать вам, что они принимают пациентов, которые особенно восприимчивы к инфекциям мочевыводящих путей», — сказал старший автор Джеффри П. Хендерсон, доктор медицинских наук, доцент медицины. «Мы часто не знаем, почему некоторые люди склонны к рецидивам ИМП. В течение долгого времени у нас были недорогие антибиотики, которые действительно хорошо помогали в этом. Но за последние 10-15 лет мы увидели огромный скачок в их использовании. бактериальные инфекции, устойчивые ко многим из этих препаратов ».
Имея это в виду, Хендерсон и его команда, в том числе первый автор Робин Р. Шилдс-Катлер, аспирант лаборатории Хендерсона, были заинтересованы в изучении того, как организм естественным образом борется с бактериальными инфекциями. Они культивировали E. coli в образцах мочи здоровых добровольцев и отметили значительные различия в том, насколько хорошо отдельные образцы мочи могут использовать ключевой иммунный белок для ограничения роста бактерий.«Мы могли бы разделить эти образцы мочи на две группы в зависимости от того, разрешают они или ограничивают рост бактерий», — сказал Хендерсон. «Затем мы спросили, что особенного в образцах мочи, которые ограничивают рост?»
Образцы мочи, которые предотвращали рост бактерий, подтверждали большую активность этого ключевого белка, который организм вырабатывает естественным образом в ответ на инфекцию, чем образцы, которые позволяли бактериям легко расти. Белок называется сидерокалин, и прошлые исследования показали, что он помогает организму бороться с инфекцией, лишая бактерии железа, минерала, необходимого для роста бактерий. Их данные побудили исследователей спросить, были ли какие-либо характеристики их здоровых добровольцев связаны с эффективностью сидерокалина.
«Возраст и пол не оказались важными факторами», — сказал Шилдс-Катлер. «Из всех факторов, которые мы измерили, единственный, который действительно отличался между двумя группами, — это pH — насколько кислой или щелочной была моча».Хендерсон сказал, что общепринятая медицинская мудрость поддерживает идею о том, что кислая моча лучше сдерживает рост бактерий. Но их результаты были неожиданными, потому что образцы, которые были менее кислыми, ближе к нейтральному pH чистой воды, показали более высокую активность протеина сидерокалина и лучше сдерживали рост бактерий, чем более кислые образцы.Важно отметить, что исследователи также показали, что они могут стимулировать или препятствовать росту бактерий в моче, просто регулируя pH, и это открытие может иметь значение для лечения пациентов с ИМП.
«Врачи очень хорошо умеют управлять pH мочи», — сказал Хендерсон, лечащий пациентов с ИМП. «Если вы, например, возьмете Тумс, он сделает мочу менее кислой. Но pH — это еще не все. Моча является местом назначения большей части отходов организма в виде небольших молекул. Это невероятно сложная среда, которая изменяется диетой, индивидуальной генетикой и многими другими факторами ».
Проанализировав тысячи соединений в образцах, исследователи определили, что присутствие небольших метаболитов, называемых ароматическими соединениями, которые варьируются в зависимости от диеты человека, также способствовало вариациям в росте бактерий. В образцах, которые ограничивали рост бактерий, было больше ароматических соединений, а в моче, в которой разрешался рост бактерий, было меньше.
Хендерсон и его коллеги подозревают, что по крайней мере некоторые из этих ароматических соединений являются хорошими связующими с железом, помогая лишить бактерии железа. И, возможно, удивительно, что эти молекулы производятся не клетками человека, а микробами кишечника человека, которые перерабатывают пищу в рамках своего рациона.«Наше исследование предполагает, что иммунная система организма использует пищевые растительные соединения для предотвращения роста бактерий», — сказал Хендерсон. «Мы определили список представляющих интерес соединений, многие из которых связаны с определенными диетическими компонентами и кишечными микробами».
Действительно, их результаты указывают на клюкву среди других возможных диетических вмешательств. Шилд-Катлер отметил, что во многих исследованиях уже изучались экстракты или соки из клюквы в качестве лечения ИМП, но результаты таких исследований не были согласованными.«Вполне возможно, что клюква может быть более эффективной в сочетании с лечением, делающим мочу менее кислой», — сказал Хендерсон. «И даже тогда, возможно, клюква работает только для людей, у которых есть правильные кишечные микробы».
Исследователи также изучили стратегии бактерий по сопротивлению врожденному иммунитету организма. E.coli производят соединение, называемое энтеробактином, которое прочно связывается с железом, крадя его у хозяина. Новое исследование показало, что энтеробактин особенно хорошо связывает железо с мочой.
Таким образом, поиск способов его блокирования может открыть новые возможности для разработки противомикробных препаратов, которые работают совершенно иначе, чем традиционные антибиотики.Исследователи заявили, что у этого исследования есть много направлений в будущем, в том числе разработка дополнительных деталей, определяющих, выиграют ли организм или бактерии в битве над железом, и изучение специфики микробиомов кишечника их здоровых добровольцев.