Ученые выяснили, что у летучих мышей во время зимней спячки кишечные бактерии активнее, чем во время бодрствования, производят вещества, которые защищают ДНК хозяина от повреждений. Полученные данные помогут лучше понять, как летучие мыши — переносчики некоторых вирусных инфекций — сохраняют иммунитет даже в неактивный период жизни и какую роль в этом играют их собственные микробы. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Current Microbiology.
Летучие мыши — носители различных вирусов, в том числе коронавирусов, среди которых встречаются близкородственные патогену, вызвавшему пандемию COVID-19. Их многообразие у летучих мышей связано со способностью этих животных летать, большой продолжительностью жизни по сравнению с другими млекопитающими схожих размеров и привычкой собираться в крупные стаи. При этом чаще всего у животного инфекция не развивается, и оно просто передает вирус другим видам, которые могут оказаться чувствительны к патогену и заболеть. Исследования показывают, что важную роль в иммунитете летучих мышей играет кишечная микробиота — сообщество бактерий и грибков, живущих в пищеварительном тракте. Однако до сих пор не известно, как условия обитания животного и его физиологическое состояние — активный период и зимняя спячка — влияют на микробиоту.
Ученые из Донского государственного технического университета (Ростов-на-Дону) с коллегами выяснили, что бактерии, живущие в кишечнике летучей мыши Nyctalus noctula (рыжая вечерница), выделяют биологически активные вещества с разными свойствами в зависимости от сезона и состояния хозяина.
Авторы выделили бактерий из кишечника летучих мышей во время глубокой зимней спячки и активной жизни, а затем оценили биологическую активность метаболитов (продуктов обмена веществ), которые вырабатывают обнаруженные микроорганизмы. Для этого ученые использовали другие бактерии — они светятся, когда рядом появляется определенное вещество. Живые сенсоры реагировали на молекулы, которые повреждают ДНК и разрушают клетки животного за счет окисления, нанося вред организму.
«Оказалось, что бактерии из кишечника спящих мышей активнее вырабатывали вещества, защищающие цепи ДНК от повреждений, например, разрывов в них. Это означает, что в условиях спячки микроорганизмы помогали клеткам животного избежать повреждения генетического материала. Наиболее эффективными “защитниками” были бактерии Citrobacter freundii и Lactococcus garvieae», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Алексей Ермаков, доктор биологических наук, профессор, директор Института живых систем Донского государственного технического университета.
При этом у спящих и бодрствующих летучих мышей кишечные микроорганизмы выделяли почти одинаковое количество веществ, разрушающих клетки за счет окисления и, напротив, защищающих их. Это говорит о том, что такое повреждение клеток в организме этих животных не зависит от сезона.
Полученные результаты важны для биомедицины и общественного здравоохранения, потому что летучие мыши — природные резервуары ряда инфекций. Зная, как сообщество микроорганизмов влияет на устойчивость к стрессу, можно будет лучше понять механизмы защиты этих млекопитающих от некоторых болезней и точнее оценивать риски распространения инфекций, передающихся от животных к человеку.
«В дальнейшем мы планируем глубже изучить взаимоотношения в системе «хозяин–микробиота» и то, как кишечные микроорганизмы связаны с работой иммунной системы рукокрылых в разные физиологические периоды. Кроме того, полученные данные могут стать научной основой для более взвешенных мер по обеспечению биобезопасности городских экосистем — там, где летучие мыши чаще всего контактируют с человеком и домашними животными. Центр реабилитации летучих мышей ДГТУ, сотрудники которого сохраняют популяции, наблюдают за этими животными и проводят лабораторные иммунобиологические анализы, может стать ключевой площадкой для комплексных исследований на стыке микробиологии, иммунологии и экологии города», — рассказывает исполнитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Игорь Попов, доктор философии, научный сотрудник Донского государственного технического университета.
Ранее ученые разработали программу, которая позволяет быстро определить, какие полезные вещества — витамины, антибиотики, ферменты и другие — могут вырабатывать бактерии. Инструмент упростит поиск новых штаммов полезных бактерий.
В исследовании принимали участие сотрудники Южного федерального университета (Ростов-на-Дону), Ростовского научно-исследовательского института микробиологии и паразитологии (Ростов-на-Дону), Ратгерского университета (США) и Университета Сан-Паулу (Бразилия).
Рисунок 1. Коллектив центра реабилитации рукокрылых под руководством Алексея Михайловича Ермакова. Источник: Управление информационной политики ДГТУ, Павел Шаповалов.
Рисунок 5. Откорм летучей мыши в центре реабилитации. Источник: Управление информационной политики ДГТУ, Павел Шаповалов.
