Почему слизь помогает против микробов
Слизь - это больше, чем просто пассивный барьер: содержащиеся в ней молекулы сахара обезоруживают неприятные микробы, атакующие наши слизистые оболочки.
Slime обладает мощным эффектом. Он отгоняет не только противных себе подобных людей, но и микробов. Команда под руководством Катарины Риббек из Массачусетского технологического института в Кембридже определила свое секретное оружие в борьбе с патогенами: так называемые гликаны. В тестах исследователей эти молекулы сахара с длинной цепью укротили упрямый микроб Pseudomonas aeruginosa. Бактерия изменила экспрессию своего гена и отныне стала менее опасной. Команда также пишет в журнале «Nature Microbiology».
В нашей слизи гликаны связаны с определенными белками - так называемыми муцинами. Эти щеткообразные структуры связывают большое количество воды и выстилают наши внутренние органы и слизистые оболочки. Во-первых, Риббек и ее команда добавили «цельную слизь», содержащую как муцины, так и гликаны, к сгруппированным бактериям Pseudomonas. Такие скопления бактерий, также известные как биопленки, особенно стойкие. Если они присутствуют, например, в виде налета на наших зубах, от них трудно избавиться с помощью антибиотиков. Однако слизь, которая в данном случае поступала из желудков свиней, сумела мобилизовать около 70 процентов бактерий.
Чтобы выяснить, влияет ли слизь не только на биопленку, но и на отдельную бактериальную клетку, Риббек и его коллеги изучили экспрессию их генов. Они заметили, что как слизь желудка свиньи, так и слюна человека в P.aeruginosa отключила определенные гены. Среди прочего, они важны для производства бактериальных токсинов или связи между бактериями. Следовательно, микробы, обработанные слизью, были менее опасны для эпителиальных клеток человека в чашке для культивирования. Если в культуральную среду было добавлено более 0,1 процента MUC5AC - одной из основных молекул слизи у людей и животных, почти ни одна клетка не погибла от инфекции Pseudomonas. Без лечения, однако, это было более 30 процентов. Когда исследователи применили MUC5AC к воспаленным ожогам, инфекция P. aeruginosa значительно уменьшилась в течение семи дней.
Путем дальнейшего тестирования команда хотела выяснить, какой компонент сложных молекул слизи укрощает бактерии. Используя химическую реакцию, известную как бета-элиминация, исследователи отделили гликаны от муцинов и отсортировали их по размеру. Они обнаружили более 90 различных сахарных цепочек только в соединении MUC5AC. P. aeruginosa реагировала на смесь гликанов так же, как на «цельную слизь». Отсюда ученые делают вывод, что за антимикробный эффект слизи отвечают полисахариды. Отсутствие важных сахарных цепей - измененный характер гликозилирования - может быть причиной того, что у некоторых людей защита слизи не работает, предполагает команда Риббека..
В будущем группа хочет выяснить, могут ли гликаны из слизи убивать не только бактерию P. aeruginosa, которая представляет особую угрозу для людей с ослабленной иммунной системой, но и другие патогены, такие как Candida albicans. Эти дрожжи колонизируют наши слизистые оболочки в небольшом количестве. Если его рост выходит из-под контроля, он вызывает неприятный зуд, например, в области женских половых органов; народный язык говорит о вагинальном грибке. Грибок также чувствует себя как дома в зубном налете и работает со стрептококками, основными возбудителями кариеса.
Может быть, искусственная слизь также может быть способом победить устойчивые к антибиотикам микробы. Чтобы понять (даже лучше), как гликаны контролируют P. aeruginosa и других виновников, команда Риббека сначала хочет выяснить, с какими микробными рецепторами они взаимодействуют. И поскольку гликаны, безусловно, влияют не только на поведение патогенных микробов, но и на поведение полезных микробов, для которых полисахариды также могут служить источником пищи, Риббек подозревает, что они влияют на состав нашего микробиома в целом. Так что, возможно, в будущем стоит проверить сахарную слизь, чтобы узнать, на что похожи защитные механизмы и оборудование отдельных микробов.