Группа исследователей показала, как кишечная бактерия превращает среду внутри нашего организма, чтобы облегчить собственную колонизацию и инфицирование.
Оказалось, что энтеротоксигенная бактерия Bacteroides fragilis (ETBF) использует токсин «собственного производства» для перепрограммирования метаболизма клеток кишечника, создавая тем самым условия, способствующие её размножению.
Bacteroides fragilis — классический анаэроб, вызывает диарею и связан с воспалительными заболеваниями, в частности с колитом и колоректальным раком. Хотя процент носителей ETBF варьируется, эта бактерия может быть обычным обитателем кишечной микробиоты. Она продуцирует энтеротоксин, который взаимодействует с клетками кишечного эпителия хозяина, вызывая воспаление и повышая уровень окислительного стресса.
Команда, проводившая указанное исследование под руководством учёных из Медицинского центра Университета Вандербильта, утверждает, что болезнетворные микробы не просто реагируют на воспаление, а могут активно его запускать, перестраивая метаболизм хозяина. Одним из самых удивительных открытий стало то, что классическая анаэробная бактерия может не только выживать, но и получать преимущества от богатой на кислород среды, а также способствовать её созданию. Это бросает вызов традиционному представлению, что анаэробные микробы просто не выдерживают кислорода.
Авторы новой работы выяснили, как именно Bacteroides fragilis использует свой токсин для перепрограммирования метаболизма эпителиальных клеток кишечника. Оказалось, что ETBF изменяет кишечный ландшафт нестандартными путями, в частности стимулируя пролиферацию эпителиальных клеток, манипулируя сигнализацией иммунной системы и биологией жёлчных кислот и индуцируя метаболический сдвиг в эпителии от окислительного фосфорилирования к гликолизу. Это уменьшает потребление кислорода клетками хозяина, увеличивая доступность кислорода в кишечнике.
Трансформированная среда повышает локальные концентрации лактата и кислорода — питательных веществ, которые поддерживают окислительный метаболизм Bacteroides fragilis. Эти изменения также создают условия, способствующие развитию колоний, ассоциированных с колоректальным раком.
Таким образом ETBF не только потенцирует собственный рост, формируя окислительную нишу, но и подавляет своих микробных конкурентов.
Авторы считают, что эта уникальная метаболическая программа может быть применена для разработки селективной терапии ETBF.