Молочнокислі бактерії допомогли мишатам перемогти холеру
Американські біологи показали, що збудник холери погано себе почуває в присутності молочнокислих бактерії гине. Як пишуть вчені в, виживаність заражених холерою мишат, які годували майже вдвічі вище, ніж у тварин з контрольної групи. Інша група американців створила швидкодіючу вакцину проти холери і перевірили її ефективність на кроликах.
Холера викликається бактеріями які вражають тонку кишку. Для захворювання характерні блювота і діарея, що викликають швидку втрату рідини і зневоднення організму. Інфекція передається через заражену воду, а також при прямому контакті, причому важка форма холери може призвести до смерті - в 2010 році, за даними ВООЗ, у світі зареєструється 3-5 мільйонів випадків захворювання, до 130 тисяч хворих померли.
Хворим, щоб уникнути зневоднення, дають рясне пиття і розчини електролітів. Холеру лікують і антибіотиками. Крім того, зменшити вірулентність холерних вібріонів у мишат можуть генномодифіковані бактерії кишкової палички. Однак чи ефективні в боротьбі з холерою бактерії, що входять до складу кишкового мікробіома, досі було незрозуміло.
Відомо, що до складу кишкового мікробіома входять лактобактерії і біфідобактерії. У великих кількостях ці бактерії захищають тонку кишку від патогенів, і дозволяють діагностувати кишкові інфекції на ранніх стадіях. Крім того, дослідження показали, що холерний вібріон погано переносить кисле середовище. Зокрема, частина патогенів гине, потрапляючи в шлунок (до складу шлункового соку входить слабкий розчин соляної кислоти).
Медики і біологи з MIT і Гарвардського університету під керівництвом Джеймса Коллінза (James J. Collins) вирішили скористатися вразливістю збудника холери. Вони припустили, що лактобактерії, що виробляють молочну кислоту можуть захистити кишечник від патогена і, як мінімум, послабити перебіг хвороби
Спочатку дослідники перевірили гіпотезу на бактеріальних культурах. Вони виростили разом культури холерного вібріона і лактобактерій і переконалися, що лактобактерії пригнічують зростання збудника холери. Також вчені перевірили, що в якості активної речовини виступає саме молочна кислота. Вони знову вирощували культури обох бактерій, але цього разу використовували генномодифіковані лактобактерії, які розщеплювали молочну кислоту. У цьому випадку культура холерного вібріона успішно зросла.
Потім автори роботи годували лактобактеріями мишат. 39 тваринам вводили культури збудника холери і одночасно, 19 тваринам спочатку вводили холерний вібріон, і через п'ять годин - лактобактерії, а 37 мишатам з контрольної групи вводили тільки культуру патогена. В результаті, через 42 години після зараження виживаність експериментальних тварин виявилася майже вдвічі вищою (84,6 відсотка), ніж виживаність мишат з контрольної групи (45,7 відсотка). При цьому не грало ролі, в якій послідовності вводили лактобактерії: одночасно або після холерного вібріона.
Крім того, дослідники сконструювали сигнальну систему, що дозволяє визначати навіть невеликі кількості холерного вібріона в кишечнику. Вони помістили в геном лактобактерій ген рецептора ферменту CAI-1, специфічного для роду. CAI-1 запускає комунікацію між бактеріями і утворення бактеріальних плівок, тобто служить показником того, що в кишечнику вже присутня деяка кількість бактерій холерного вібріона. У синтетичних лактобактеріях CAI-1 викликав синтез не тільки білка-рецептора, а й білка-репортера, який допомагав визначити наявність патогенів у фекаліях.
Інша група дослідників створила ефективну вакцину проти холери, яка уповільнює перебіг хвороби і послаблює симптоми. Медики з Гарвардського університету та Інституту медичних досліджень Говарда Хьюза під керівництвом Метью Валдора (Matthew Waldor) взяли за основу різновид холерного вібріона, який спричинив епідемію на Гаїті 2010 року. Вчені послабили бактерію, видаливши гени, що відповідають за вірулентність, і зменшивши її здатність до рекомбінації ДНК і перенесення генів, що відповідають стійкість до антибіотиків. Її ефективність дослідники перевірили на 16 крольчатах. Половині тварин вводили нову вакцину, половині (контрольній групі) - розчин солей, а через добу їх інфікували летальною дозою патогенних бактерій. У тварин з контрольної групи протягом 18 годин розвинулися симптоми важкої інфекції, в той час як у крольчат, яким вводили вакцину, ніяких ознак хвороби не з'явилося.
Два роки тому в США схвалили першу вакцину проти холери, що представляє собою ослаблену культуру холерного вібріона різновиду О1, найбільш поширеного в світі.