Пробиотики могут разрушать микробные биопленки при воспалительных заболеваниях кишечника

ПРОБИОТИКИ МОГУТ РАЗРУШАТЬ МИКРОБНЫЕ БИОПЛЕНКИ ПРИ ВОСПАЛИТЕЛЬНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЯХ КИШЕЧНИКА

Разработан жидкий пробиотик, который может уничтожать биопленки в кишечнике при болезни Крона, язвенном колите и раке

Пробиотики обычно направлены на восстановление баланса популяций бактерий в кишечнике, но новые исследования показывают, что они также могут помочь уничтожать микробные биопленки. Биопленки являются живыми микробными сообществами - они обеспечивают убежище для микробов и часто устойчивы к антибиотикам. Новое исследование описывает специфическую пробиотическую смесь, которая может помочь пациентам с заболеваниями ЖКТ избежать образования вредных биопленок в кишечнике, которые могут ухудшить их симптомы.

В исследовании, о котором пойдет речь, оценивалась способность нового жидкого пробиотика предотвращать появление и разрушать микробные биопленки, содержащие дрожжи и бактерии - в частности, виды, которые процветают в больном кишечнике. Биопленки могут содержать инфекционную полимикробную смесь бактерий и грибков, живущих вместе под толстой защитной слизью. Эти полимикробные сообщества устойчивы к антибиотикам, но могут быть антагонизированы другими микробами. Согласно новому исследованию, другие микробы, живущие в кишечнике или вводимые через пробиотики, могут помочь разбить биопленки.

В серии экспериментов, опубликованных в журнале mBio Американского общества микробиологии, исследователи из Университета Case Western Reserve и университетских больниц (UH) Cleveland Medical Center выращивали дрожжи (виды Candida) и бактерии (Escherichia coli и Serratia marcescens) с образованием их биопленок. Затем они подвергли биопленки воздействию многообещающей пробиотической смеси, определенной в предыдущем исследовании: одна часть дрожжей, три части бактерий и небольшое количество амилазы (фермента, обнаруженного в слюне). Микроскопические снимки показали, что биопленки, подвергшиеся воздействию смеси, были более рыхлыми сообществами, которые в целом были тоньше и слабее, чем необработанные биопленки.

Исследователи обнаружили, что пробиотик работал частично за счет ослабления дрожжей, живущих в молодых биопленках. Дрожжи внутри биопленок имели задержку в росте и не сформировали репродуктивные структуры, которые помогли бы помочь новому расширению биопленки. Исследователи пришли к выводу, что их новая пробиотическая смесь может помочь ликвидировать вредные биопленки у людей с воспалительными заболеваниями кишечника или другими желудочно-кишечными заболеваниями.

"Пробиотик может предотвращать и лечить биопленки, которые находятся в кишечнике", - сказал старший автор исследования доктор Махмуд А. Ганнум (Mahmoud A. Ghannoum). "Это большая проблема, так как биопленка кишечника коррелирует с болезнью Крона и колоректальным раком». Доктор Ганнум – профессор и директор Центра медицинской микологии Медицинской школы Кейс-Вестерн-Резерв (Case Western Reserve School).

Предыдущая работа Ганнума показала, что уровни трех типов микробов, которые исследователи выращивали внутри своих биопленок (виды Candida, E. coli и S. marcescens), значительно повышены в кишечнике людей с болезнью Крона. Вместе они образуют особенно толстую биопленку, которая может вызвать воспаление в кишечнике. Пробиотики могут представлять собой новый способ управления таким болезненным воспалением, говорит Ганнум.

Исследователи еще изучили биопленки у пациентов с болезнью Крона путем выращивания дрожжей и бактерий в различных сочетаниях. Они обнаружили, что виды дрожжей Candida, в отличие от других типов дрожжей, с большей вероятностью объединяются с бактериями в биопленках. Дополнительные результаты показывают, что Candida albicans и Candida tropicalis образуют толстые биопленки при выращивании рядом с бактериями E. coli и S. marcescens. Другие виды дрожжей, не являющиеся кандидами, могли образовывать только тонкие биопленки - не толще, чем один вид, выращенный в одиночку. Результаты указывают на виды Candida как наиболее вероятные для образования толстых и прочных биопленок в кишечнике пациента, которые и должны быть восприимчивы к пробиотику.

Рис.1. Сканирующая электронная микроскопия анализирует биопленки, формируемые только C.tropicalis или в сочетании с E.coli и / или S.marcescens.

• (А) C.tropicalis плюс E.coli  (увеличение, ×1,057);
• (B) C.tropicalis плюс С.marcescens (увеличение, ×1,000);
• (C) C.tropicalis плюс E.coli  плюс С.marcescens (увеличение, ×1,000);
• (D) C.tropicalis плюс E.coli (увеличение, ×5,000);
• (E) C.tropicalis плюс С.marcescens (увеличение, ×5,000);
• (F) C.tropicalis плюс E.coli  плюс С.marcescens (увеличение, ×5,000).

Перед тестированием жидкий пробиотик был очищен от целых полезных микробов, сохранив в себе метаболиты и ферменты, выделенные микроорганизмами. В настоящее время исследователи изучают, какие именно секретируемые факторы внутри микробной смеси отвечают за анти-биопленочные эффекты. Они также подали заявку на патент на свой пробиотик.

"Следующим шагом для нашего запатентованного пробиотика является проведение клинических испытаний, чтобы продемонстрировать его эффективность при таких заболеваниях, как болезнь Крона, язвенный колит и синдром раздраженного кишечника (СРК), а также рак", - сказал Ганнум. "Если эффективность доказана, то потенциальное воздействие на людей, страдающих от этих разрушительных состояний, для меня, как ученого, чрезвычайно интересно".

Источник: Материалы предоставлены Case Western Reserve University.

См. также: Биопленка как форма существования микроорганизмов и их сообществ

К разделу: Микробиом, метаболом и воспалительное заболевание кишечника