Микробы из фекалий подавляют рост антибиотикорезистентных энтеробактерий

Проблема устойчивости болезнетворных бактерий к антибиотикам становится все более острой. Особенно актуальна она для пациентов с воспалительными заболеваниями кишечника. Растет антибиотикорезистентность энтеробактерий (Enterobacteriaceae), к которым относятся Klebsiella sp. и Escherichia coli. Некоторые штаммы энтеробактерий приобрели множественную лекарственную устойчивость. Для борьбы с ними используют антибиотики широкого спектра действия, что может усугубить дисбаланс микрофлоры. Чрезмерное размножение энтеробактерий в кишечнике связано с воспалительными симптомами и является одним из основных факторов риска развития системной инфекции.

Для борьбы с антибиотикорезистентными штаммами энтеробактерий иногда используют пересадку фекальной микробиоты. Подход считается перспективным, но результаты пока неоднозначны. Существуют опасения по поводу безопасности и качества материала. Преодолеть эти недостатки можно, выявив конкретные эффективные бактерии и консорциумы и определив механизм их действия. Группа ученых из Японии и США использовала образцы кала пяти здоровых человек, чтобы выделить штаммы бактерий, способные бороться с патогенными клебсиеллами.

Штамм Klebsiella pneumoniae Kp-2H7 со множественной лекарственной устойчивостью выделили из образцов пациента с воспалительным заболеванием кишечника. Штамм персистирует в кишечнике и вызывает T_H1-опосредованное воспаление. Мышей без микрофлоры заражали Kp-2H7, а затем инокулировали образцом кала одного из пяти здоровых добровольцев. Пересадка микробиоты всех доноров снижала количество патогенных бактерий. Авторы культивировали три образца на шести различных питательных средах для идентификации бактериальных штаммов. Они изолировали 31 уникальный штамм из первого образца, 41 — из второго и 46 — из третьего. Смесь из 31 штамма первого донора оказалась самой эффективной: она практически не уступала фекальному образцу. Методом исключения исследватели уменьшили это количество до 18 штаммов и обозначили этот консорциум F-18.

На следующем этапе исследования ученые проверили, способна ли смесь F-18 подавить рост штамма E. coli, эксперссирующего β-лактамазу, и K. pneumoniae, экспрессирующего карбапенемазу. F-18 продемонстрировала высокую эффективность в борьбе с данными микроорганизмами. Смесь F-18 способна влиять на численность и другого вида клебсиелл, K. aerogenes Ka-11E12, а также E. coli LF82. Примечательно, что Campylobacter upsaliensis и Pseudomonas aeruginosa, относящиеся к Pseudomonadota, были резистентны к F-18. Также смесь была менее эффективна по отношению к грамположительным патогенам, то есть она лучше всего действует на Enterobacteriaceae. Кроме того, было установлено, что F-18 не нарушала рост полезных бактерий.

Мышей заражали микроорганизмами из кишечника пациентов с болезнью Крона и язвенным колитом. Их лечили ванкомицином, а затем давали F-18, что имитирует терапию этих заболеваний в клинике. Смесь повышала разнообразие микроорганизмов и подавляла рост K. pneumoniae и E. coli, чего не смог сделать один ванкомицин.

Механизм действия, по-видимому, в основном не зависит от факторов организма-хозяина, по крайней мере, авторы не выявили такой связи. Поэтому они сосредоточились на взаимодействии бактерий. Для того, чтобы смесь была активной, бактерии в ней должны быть живыми. Под действием F-18 изменялся профиль экспрессии генов клебсиеллы. Kp-2H7 сам по себе на высоком уровне экспрессирует гены метаболизма различных углеводородов. Смесь F-18 подавляет экспрессию этих генов. По-видимому, микроорганизмы смеси конкурируют с клебсиеллой за питательные вещества, в частности, за глюконаты.

Авторы подчеркивают, что для выяснения точных механизмов, лежащих в основе конкуренции различных бактерий друг с другом, потребуются дополнительные исследования. Однако полученные результаты позволяют предположить, что смесь F-18 в перспективе может быть использована для разработки биотерапевтического продукта для лечения инфекционных и воспалительных заболеваний.

Продуцирующие бутират бактерии в кишечнике снижают риск инфекционных заболеваний