Як слиз на слизових оболонках «приборкує» бактерії
Слиз – це не лише “болото”, в якому в’язнуть мікроорганізми. Виявляється, глікани, які містяться в слизі, здатні знижувати вірулентність бактерій
Від впливів зовнішнього середовища людський організм захищає не тільки шкіра, а й слизові. Вони вкривають поверхні органів травної, дихальної, сечовивідної, статевої систем, внутрішні поверхні очних вій та слухових проходів, а це сумарно площа більше 200 квадратних метрів! Слизові оболонки виділяють слиз (по кілька літрів щодня!), який є додатковим бар’єром проти проникнення в організм вірусів, бактерій, грибів, найпростіших. Як відомо, слиз служить лубрикантом (зволожує слизові), а також фізично перешкоджає чужорідним часткам дістатися ніжної слизової – вони грузнуть в слизі, як в болоті. Але є у слизу ще «таємна зброя» проти бактерій, про яку лише нещодавно дізналися вчені з Массачусетського технологічного інституту (MIT) – це молекули гліканів, які заважають бактеріям спілкуватися між собою та формувати біоплівки.
Слиз містить сотні різновидів розгалужених молекул олігосахаридів – гліканів, які формують комплекси з глікопротеїдами слизу – муцинами. Дослідник з МІТ докладно вивчили біологічні функції гліканів та їх комплексів з муцинами і були вражені їх різноманіттям. Частину роботи, присвячену взаємодії гліканів із умовно-патогенною бактерією Pseudomonas aeruginosa, яка є величезною проблемою для людей з ослабленим імунітетом, вони опублікували в журналі Nature Microbiology*.
Читайте також: Як слизова носа захищає організм від бактерій?
Вчені перевірили в дослідах in vitro, як ізольовані зі слизу глікани та їх комплекси з муцинами впливають на P. aeruginosa. Обробка культур гліканами людського слизу призвела до низки змін у поведінці бактерій, зокрема, вони припинили виділяти токсини, приєднуватися до клітин господаря або вбивати їх, а також активувати гени, які відповідають за спілкування бактерій між собою. Це різко знизило здатність бактерій до інфікування господаря. При обробці гліканами опікових ран, заражених P. aeruginosa, проліферація бактерій зменшувалася, що вказує на терапевтичний потенціал цих компонентів слизу.
Група з МІТ вивчала вплив гліканів на інші умовно-патогенні мікроорганізми – бактерії Streptococcus та дріжджоподібні гриби Candida albicans. Зокрема вчені намагалися встановити, з якими рецепторами на поверхні мікробів взаємодіють глікани. У випадку Streptococcus було знайдено, що глікани можуть блокувати горизонтальний перенос генів – процес, який бактерії часто використовують для передачі генів стійкості до антибіотиків. Наразі, дослідники намагаються використати свої відкриття для створенням штучного слизу, який може допомогти пацієнтам з порушенням продукції слизу або його дефектами.
Читайте також: Биопленки — еще одна причина неэффективности антибиотиков
Властивості гліканів слизу, на думку авторів, також можуть бути корисними у лікуванні антибіотикорезистентних інфекцій. Вони зазначають, що здатність гліканів «обеззброювати», а не вбивати бактерії, звільняє останніх від пресингу відбору, позбавляє необхідності пристосовуватися, формуючи резистентність. Крім того, глікани слизу можуть грати ключову роль у формуванні та підтримці різноманіття мікробіому людини.
В описаних експериментах використовувалися складні суміші, що містили сотні різних гліканів, але в майбутньому вчені планують дослідити ефекти окремих типів цих олігосараидів та їх специфічні взаємодії з бактеріями.
* Wheeler KM, Cárcamo-Oyarce G, Turner BS et al. Mucin glycans attenuate the virulence of Pseudomonas aeruginosa in infection // Nature Microbiology, Published: 14 October 2019. DOI: 10.1038/s41564-019-0581-8
На фото під заголовком: зріз слизової шлунку людини, світлова мікроскопія (Nephron [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons).
