Изменения в кишечной микрофлоре как признак развивающейся инфекции и воспаления

Одним из самых удивительных открытий в сфере биологии человека, сделанных за последние годы, является тот факт, что микробов в нашем кишечнике значительно больше, чем клеток организма. Кроме того, судя по всему, они играют важную роль в нашем здоровье. Когда болеют они, болеем и мы. Результаты недавно проведённого исследования подтверждают, что с помощью компьютерного моделирования стало возможным прогнозировать возникновение инфекций кишечника и воспаления до появления первых симптомов. Учёные надеются, что это открытие поможет врачам достичь лучшего понимания того, как чужеродные бактерии нарушают кишечную флору, и что будет эффективным в лечении нарушений желудочно-кишечного тракта (ЖКТ).

Старший автор исследования Лин Бри, профессор патологии в Гарвардской медицинской школе, говорит, что число бактериальных клеток в кишечнике в 10 раз выше, чем общее количество клеток во всём теле. От поведения этих сложных бактериальных экосистем зависит здоровье человека. Для изучения проблемы команда использовала новые компьютерные алгоритмы, разработанные совместно с соавтором исследования Георгом Гербером. Команда использовала алгоритмы для анализа того, что происходит с кишечными бактериями у мышей на разных стадиях инфекции, вызванной патогеном Citrobacter rodentium. Возбудитель вызывает симптомы, похожие на пищевое отравление у людей. У мышей со здоровой иммунной системой наблюдались 4 этапа развития инфекции: колонизация патогена, затем возникновение симптомов, после чего следовал ответ от иммунной системы, в результате которого патоген устраняется из системы, и, наконец, фаза выздоровления, на которой происходит регенерация поврежденных тканей. Весь процесс занимает около 2 месяцев.

Выяснилось, что по мере того как развивалась инфекция, удар по нормальным бактериям наносился в разных частях кишечника. Например, количество следов бактериальных колоний, принадлежащих роду Mucispirillum, обитающих в слизистом слое толстой кишки, значительно сократилось в начале инфекционного процесса, ещё до того как появились симптомы. Число этих бактерий восстановилось лишь на финальном этапе выздоровления, после того, как возбудитель был изгнан из организма. Число следов других видов бактерий, например, из семейства Clostridiales и Lactobacillales, увеличилось после полного исчезновения патогена. Интересно, что некоторые из этих изменений произошли в тех частях кишечника, где возбудитель не повредил ни одной клетки. Профессор Бри говорит, что с клинической точки зрения, выявление микробиотических подписей может помочь врачам в обнаружении ранних стадий воспаления кишечника.