В человеческом организме живут десятки триллионов бактерий. Они образуют сложные сообщества в кишечнике, ротовой полости, лёгких, на коже и в других частях тела. Мы уже знаем, что эти микроорганизмы связаны как со здоровьем, так и с болезнями, но многое в их биологии до сих пор остаётся неизвестным.
Хорошим примером оказалась бактерия Prevotella melaninogenica, которая часто встречается в дыхательных путях человека.
На протяжении примерно ста лет представителей рода Prevotella считали строгими анаэробами — организмами, неспособными выживать в присутствии кислорода.
И здесь возникал очевидный вопрос: если эта бактерия действительно настолько чувствительна к кислороду, что она вообще делает в лёгких?
Команда Мичиганского университета решила проверить старое представление экспериментально.
Исследователей особенно заинтересовало то, что Prevotella обнаруживается как у здоровых людей, так и у пациентов с астмой и хронической обструктивной болезнью лёгких. В здоровых лёгких на неё приходится примерно 10 процентов микробного сообщества, а у людей с заболеваниями дыхательной системы — в среднем до 13 процентов.
В лаборатории культуры P. melaninogenica помещали в среды с постепенно возрастающей концентрацией кислорода и наблюдали, насколько хорошо бактерии способны расти и выживать.
Результат оказался неожиданным.
Бактерии продолжали расти при содержании кислорода примерно до 5–8 процентов. Более того, они могли некоторое время выдерживать даже концентрацию в 21 процент.
Это означало, что представление о Prevotella как о микроорганизме, совершенно неспособном переносить кислород, было слишком упрощённым.
Используя систему датчиков в реальном времени и анализ активности генов, исследователи обнаружили ещё одну особенность. Оказалось, что бактерии, по всей видимости, потребляют кислород и имеют собственные механизмы борьбы с окислительным стрессом и повреждением ДНК.
По словам руководителя исследования Ариангелы Козик, у Prevotella обнаружился целый набор механизмов, позволяющих ей существовать в насыщенной кислородом среде, хотя раньше такие способности у неё практически не учитывались.
Это заставляет пересмотреть и более широкое деление бактерий на способных и неспособных переносить кислород. Возможно, между этими двумя состояниями существует целый спектр промежуточных вариантов.
Теперь исследователи хотят понять, что присутствие Prevotella означает для самих лёгких.
Следующий этап работы будет посвящён взаимодействию этих бактерий с иммунной системой. Учёные хотят выяснить, какие вещества производят микробные сообщества, какие сигналы они передают иммунным клеткам и чем их деятельность отличается у здоровых людей и пациентов с хроническими заболеваниями лёгких.
Пока отношения между бактериями дыхательных путей и человеческим организмом во многом остаются «чёрным ящиком».
Но более точное понимание того, как на самом деле работают микробные сообщества лёгких, в будущем может помочь создавать более целенаправленные методы лечения.
Исследование опубликовано в Journal of Bacteriology.
