Kasulikud bakterid võivad aidata nakkust ära hoida

Kasulikud bakterid võivad aidata nakkust ära hoida
Kasulikud bakterid võivad aidata nakkust ära hoida
Anonim

Kuigi paljud bakterid eksisteerivad agressiivsete patogeenidena, mis põhjustavad haigusi alates tuberkuloosist ja koolerast kuni katku, difteeria ja toksilise šoki sündroomini, mängivad teised vähem pahatahtlikku rolli ja mõned on inimeste tervisele üliolulised.

Uues uuringus uurivad Cheryl Nickerson ja tema rühm ASU biodisaini instituudis koostöös rahvusvahelise meeskonnaga, kuhu kuulusid Tom Van de Wiele ja peaautor Rosemarie De Weirdt Genti ülikoolist Belgias, Lactobacciilus reuteri rolli. inimese soolestiku loomulik elanik – kaitseks toidu kaudu leviva nakkuse eest.

Nende tulemused näitavad, et see kasulik või probiootiline organism, mis toodab reuteriini nime all tuntud antimikroobset ainet, võib kaitsta sooleepiteelirakke toidu kaudu leviva bakteriaalse patogeeni Salmonella nakkuse eest.

Uuringus uuritakse esimest korda reuteriini toimet imetajate soolerakkude nakatumise protsessis ja soovitatakse probiootiliste bakterite või nende derivaatide kasutamise tõhusust tulevastes ravimeetodites, mille eesmärk on Salmonella nakkuse tõkestamine.

Selles uuringus osalesid Biodisaini Instituudi nakkushaiguste ja vaktsinoloogia keskuse Nickersoni labori liikmed Shameema Sarker ja Aurélie Crabbé.

Uue uuringu tulemused ilmusid hiljuti ajakirjas PLoS ONE.

Rakukultuurid: nüüd 3-D

Viimase kümnendi jooksul on Nickersoni rühm ja nende kolleegid välja töötanud peen- ja jämesoole, kopsu, platsenta, põie, närvikoe ja tupeepiteeli organotüüpsed kolmemõõtmelised (3-D) koekultuuri mudelid, mis jäljendavad vanemkoe põhiomadusi ja rakendas neid nakkushaiguse protsessi uurimiseks.Sellised mudelid pakuvad põnevaid uusi teadmisi peremees-patogeeni interaktsioonidest, rakkude proliferatsioonist, diferentseerumisest ja immuunfunktsioonist ning pakuvad platvormi normaalse koe homöostaasi ja haigusele ülemineku mõistmiseks.

Käesolevas uuringus kasutati 3-D käärsoole epiteelirakke. Nickerson selgitab, et selle meetodi abil uurimiseks saadud rakud järgivad traditsiooniliste ühekihiliste meetoditega võrreldes tõepärasem alt peamisi in vivo vastuseid S. Typhimurium'i infektsioonile, muutes sellised rakud ideaalseks mudeliks nakkusprotsesside jälgimiseks.

3-D rakukultuuri mudeleid kasvatatakse spetsiaalses keskkonnas seadmes, mida tuntakse pöörleva seina bioreaktorina – silindrilises pöörlevas seadmes, mis on täidetud söötmega, mis varustab rakke oluliste toitainete, hapniku ja füüsiliste jõududega.. Reaktori sees tasakaalustab rakkude loomulik settimine gravitatsiooni tõttu bioreaktori pöörlemisega, mille tulemuseks on rakkude õrn loksumine kambris olevas keskkonnas.

Kasvatamise faasis kinnituvad rakud väikeste poorsete helmeste külge, mida nimetatakse mikrokandjateks, või muule karkassile. Nendes tingimustes on rakud võimelised reageerima molekulaarsetele ja keemilistele gradientidele kolmemõõtmeliselt viisil, mis sarnaneb nende käitumisele in vivo tingimustes, põhjustades rakkude agregeerumist looduslike rakuliste afiinsuste alusel ja moodustades 3-D koelaadseid struktuure.

"Varasemates uuringutes kasutasime oma 3-D soolestiku rakukultuure inimese asendusainetena, et paremini mõista, kuidas Salmonella interakteerub sooleepiteeliga, põhjustades seedetrakti haigusi," selgitab Nickerson. "Leidsime, et need mudelid suutsid infektsioonile reageerida võtmeviisidel, mis jäljendasid vanemkudet in vivo ja mida tavapärased mudelid ei suutnud kokku võtta. Meil ​​on hea meel edendada meie 3-D mudelite kasutamist praeguses töös, et uurida, kuidas kommensaalsed soolestiku mikroobid ja nende tooted võivad kaitsta Salmonella põhjustatud toidu kaudu leviva nakkuse eest.Selle uuringu tulemused võivad anda põhjapanevaid teadmisi uute probiootikumide ja muude funktsionaalse toidupõhiste strateegiate väljatöötamiseks."

Bakteriline tuisk

Inimkeha hõivab mõnesajast triljonist bakterist koosnev sülem, mis ületab inimrakke ligikaudu 10–1 võrra. Nende hulgas on perekonna Lactobacilli liikmeid, millest mõnda on seostatud terapeutiliste, probiootiliste omadustega, sealhulgas antibakteriaalsete omadustega. põletiku- ja vähivastane toime.

Praegune uuring nullib ära Lactobacillus reuteri – ühe enam kui 180 laktobatsillide liigist. Töörühm uuris selle bakteri potentsiaali inhibeerida Salmonella nakkuse varajases staadiumis, püüdes tuvastada selliste pärssivate mõjude usutavaid mehhanisme.

Mittetüüfuse Salmonella tüvede põhjustatud sooleinfektsioonid põhjustavad kõhulahtisust ja gastroenteriiti ning on endiselt juhtiv toidu kaudu levivate haiguste allikas kogu maailmas. Sellised infektsioonid on väga ebameeldivad, kuid tervetel inimestel taanduvad.Neile, kellel on nõrgenenud immuunsus, võivad need olla surmavad ja mitme ravimi suhtes resistentsete salmonella tüvede murettekitav esinemissagedus on rõhutanud vajadust tõhusamate ravimite järele.

Healoomuliste mikroorganismide kasutamine pakub paljutõotavat uut lähenemisviisi selliste patogeenide nagu Salmonella ja tõepoolest L. reuteri puhul, mis aitab kaitsta seedetrakti infektsioonide eest ja vähendab laste kõhulahtisust.

Kambrite kaitsmine

L. reuteri kaitsva rolli päritolu on endiselt ebaselge ja käesolevas uuringus uuriti, kas reuteriin, metaboliit, mida L. reuteri toodab soolestikus glütserooli vähendamise protsessis, võib olla üks kaitsevõtmeid.. Kuigi on oletatud, et reuteriin toimib immuunvastuseid reguleerides või Salmonellaga konkureerides peamiste seondumiskohtade pärast, on käesolev uuring esimene peremees-patogeeni interaktsioonide in vitro uurimine, kasutades inimese sooleepiteeli reuteriini tootva L juuresolekul.reuteri.

Peremees-patogeeni interaktsioonide uurimiseks kasutati kahte lähenemisviisi. Esimeses külvati 3-D sooleepiteelirakkude agregaadid 24 süvendiga plaatidele. Nendele soolerakkudele lisati Salmonella koos L. reuteri supernatandiga – see tähendab rakuvaba kultiveerimissöötmega, milles Lactobacillus kasvas ja tootis reuteriini (saadud bakterite väljafiltreerimisel).

Teise lähenemise korral lasti L. reuteril esm alt toota reuteriini 3-D käärsoolerakkude juuresolekul (külvitud süvenditesse), misjärel rakud eksponeeriti salmonellaga. Siin tekitasid L. reuteri bakterid (glütserooli juuresolekul) reuteriini in situ. Mõlema lähenemisviisi puhul testiti ka mitte-reuteriiniga kokkupuutunud kontrolle ning hinnati ka reuteriini mõju salmonellapopulatsioonile peremeesrakkude puudumisel.

L. reuteri reguleerib vastust infektsioonile

Tulemused näitasid Salmonella populatsiooni vähenemist (ilma peremeesrakkudeta) pärast ühetunnist kokkupuudet reuteriini sisaldava lahjendatud supernatandiga.Lisaks on näidatud, et reuteriini sisaldav L. reuteri ferment vähendab oluliselt Salmonella adhesiooni, invasiooni ja rakusisest ellujäämist 3-D käärsoolerakkudele, võrreldes töötlemata kontrolliga.

Ootamatu pöördena stimuleeris glütseroolita L. reuteri supernatandi kasutamine tegelikult Salmonella adhesiooni, invasiooni ja rakusisest ellujäämist. Autorid oletavad, et täheldatud stimuleeriv toime võis olla tingitud äädikhappe madalast kontsentratsioonist, mis varem on näidanud, et see stimuleerib Salmonella virulentsusega seotud geenide ekspressiooni.

Teist lähenemist rakendades inkubeeriti elusaid L. reuteri 3-D epiteelirakkudega ja söödet täiendati glütserooliga, võimaldades reuteriini in situ tootmist. Näidati, et L. reuteri esinemine vähendab Salmonella populatsiooni, vähendades nende adhesiooni-, invasiooni- ja rakusisest ellujäämisvõimet ning see toime suurenes, kui L. reuteri tootis reuteriini.

Veel üks huvitav detail, mida uuringus avastati, on see, et reuteriini mõju Salmonella nakkusvõimele suureneb peremeesrakkude juuresolekul, mis viitab sellele, et epiteeli infektsiooni ajal tekib teatud tüüpi sünergistlik kaitse, mis võib hõlmata kombineeritud aktiivsust. reuteriini ja peremeesraku geenidega seotud vastustest.

Pikaajaline kokkupuude (24 tundi või rohkem) reuteriini sisaldavate supernatandi lahustega põhjustas peremeesrakkude elujõulisuse kaotuse, kuigi lühemad kokkupuuteajad ei paistnud neid negatiivselt mõjutavat. Oluline on see, et L. reuteri tüvede in vivo sissetoomine on ohutult läbi viidud imikutel ja isegi immuunpuudulikkusega täiskasvanutel, mis näitab, et muud rakutüübid, peremeesfaktorid või kompleksne soolestiku mikrobiota in vivo võivad neutraliseerida reuteriini täheldatud tsütotoksilist toimet in vitro.

Kuigi autorid rõhutavad, et veel on veel palju tööd teha, eelkõige seoses reuteriini rolli mõistmisega keerulise soolestiku mikrobioomi kontekstis, on tulemused julgustavad ja pakuvad glütserooli muundamise protsessi kaudu uut võimalust Salmonella nakkuse vastu võitlemiseks. reuterinile L.reuteri.

Populaarne teema