Бактерии Lactobacillus murinus защищают легкие мышей от пневмококков

Бактерии-симбионты, населяющие тело здорового человека, выполняют барьерную функцию, защищая организм от инфекций. В последние годы появились свидетельства тому, что нижние дыхательные пути также заселены бактериями. До сих пор было неясно, могут ли эти бактерии защищать дыхательные пути от патогенов. В статье, опубликованной в eLife, ученые из Швейцарии и США описали свойства бактерий, населяющих легкие модельных мышей.

Ранее авторы исследования продемонстрировали, что нижние дыхательные пути здоровой мыши заселены в основном бактериями семейства Lactobacillaceae. Чтобы охарактеризовать эти Lactobacillaceae, в новой работе ученые выделили и проанализировали две колонии фенотипически доминантных бактерий из гомогената нижних дыхательных путей. Геном бактерий был секвенирован, и по последовательностям генов 16S рРНК авторы установили, что изоляты принадлежат к виду Lactobacillus murinus. Этот результат отличался от предыдущих исследований, в которых находили предствителей таксонов Actinobacteria, Bacteroidetes, Firmicutes и Proteobacteria. Ученые предположили, что результат зависит от анализируемого материала (жидкость бронхоальвеолярного лаважа, части органов или органы целиком) и проверили состав бактериальных сообществ в образцах разных. Lactobacillaceae доминировали в образцах целых органов, но почти не были представлены в жидкости бронхоальвеолярного лаважа, что показало их тесную связь с тканью легких.

Наличие L. murinus в живых мышах, живущих в среде, свободной от патогенов, было подтверждено с помощью qPCR. С помощью гибридизации in situ авторы показали, что L. murinus в основном населяет бронхи, но не трахею или альвеолы.

Далее ученые проверили, какой эффект оказывает L. murinus на возбудителя пневмонии Streptococcus pneumoniae. Совместное культивирование этих бактерий невозможно из-за их различных требований к питательным средам, поэтому к S. pneumoniae добавляли центрифугат среды, в которой культивировалась L. murinus. Эта среда ингибировала рост S. pneumoniae независимо от штамма пневмококка. Культуральная жидкость L. murinus также ингибировала рост Staphylococcus aureus.

Центифугат среды культивирования L. murinus был слабокислым (pH 4,5), и при нейтрализации среды ингибирующий эффект исчезал. Авторы показали, что замедление роста патогенов происходит благодаря молочной кислоте, которую выделяет в среду L. murinus.

Для проверки результатов in vivo стерильных мышей заразили вирусом гриппа А. Через 7 дней после инфекции и появления симптомов гриппа мышей инокулировали L. murinus. Через 10 дней после инфицирования гриппом мышей заразили S. pneumoniae, и уже через 24 часа после этого количество пневмококков в легких уменьшилось вместе с понижением pH жидкости бронхоальвеолярного лаважа. При этом повышение уровня молочной кислоты не детектировалось.

Авторы считают это исследование важным шагом в изучении бактерий респираторного тракта. Они предполагают, что в будущем пробиотическое лечение бактериальных инфекций легких, особенно резистентных, может заменить антибиотики.