Кишечные бактерии

Кто помогает людям усваивать клетчатку и расщеплять непереваримую целлюлозу? А кто тем самым защищает человека от заворота кишечника и перитонита? Кто продуцирует для нас витамин К и витамины группы В и защищает от патогенной микрофлоры? А кто создает такой неприятный запах от тряпки, которой мы вытираем стол на кухне? Это всё кишечная палочка (Escherichia coli).

Escherichia coli на чашке Петри

Эта бактерия мирно живёт в кишечнике млекопитающих и помогает им переваривать растительность. И чем более травоядное животное, тем больше у него в организме кишечной палочки.

Однако у каждой медали есть обратная сторона.
Поскольку травоядных животных много и все они разные, кишечная палочка тоже обзавелась огромным количеством штаммов, некоторые из которых чрезвычайно опасны для человека. При этом выглядят они, как обычные безобидные кишечные палочки.

Escherichia coli под микроскопом

1993 год, США. Обычная школа, звонок. Дети радостно расходятся по домам после уроков. А уже на следующий день часть школьников остаётся дома, под присмотром врача и заботливой мамы.

Повышенная температура, схваткообразная боль в животе, диарея с примесями крови. Врач затрудняется с постановкой диагноза и берёт материалы на анализ. Бактериологическое исследование показывает наличие в организме ребёнка большого количества кишечной палочки неизвестного штамма. Бактерия получает гордое имя «Энтерогеморрагическая кишечная палочка» (ЭГКП).

Ну что ж, всё не так плохо! Врач назначает антибиотики для уничтожения возбудителя и пробиотики для восстановления микрофлоры.

Через несколько дней заболевший ребёнок, как и несколько его товарищей по несчастью, погибает. Вскрытие показывает почечную недостаточность.

Что же произошло? Разве антибиотик не должен убивать микроба?
В этом-то и проблема. У кишечной палочки имеется эндотоксин, способный вызывать гемолитический уремический синдром (ГУС), проявляющийся острой почечной недостаточностью, анемией, кровью в моче и токсическим шоком. Эндотоксины, как правило, не выделяются бактериями во внешнюю среду, а мирно покоятся внутри микроорганизма. Однако антибиотики разрушают клеточную стенку бактерий, и содержимое клетки выходит во внешнюю среду, то есть в организм.

Дети, вероятнее всего, заразились в школьной столовой. Именно с едой кишечная палочка, как правило, попадает в организм. Это может быть сырое молоко, плохо термически обработанное мясо или немытые фрукты, овощи и зелень.

В 1996 году в Японии почти 10 тысяч человек заразились ЭГКП. Большинство из них опять оказались школьниками. Источником инфекции оказались ростки редиса. Но если кишечная палочка живет только в организме, откуда она взялась в растениях?
Во всём виноваты коровы. Патогенные для человека E. coli содержатся в кишечнике жвачных и не причиняют рогатому скоту никакого вреда. Бактерии с фекалиями попадают в почву, где почти не размножаются, зато сохраняются очень долго.

Вы можете уже и не помнить, что на этом участке когда-то паслась корова, а кишечная палочка сидит в земле и тихонечко выжидает, когда ее съедят, чтобы снова попасть в родную среду обитания — кишечник.
Плохо промытые ростки редиски содержали частички земли, зараженной ЭГКП.

Другой вариант — заражение через говядину и молоко, контактировавших с кишечным сырьём.
В 2011 году в Германии, а потом и в других государствах, произошла вспышка заболевания, вызванная употреблением в пищу бургеров с плохо прожаренной котлетой. Смертность была невысокой, однако большинство заболевших выделялись из обычной группы риска. Обычно заболевают дети, люди старше 60 лет и люди с ослабленным иммунитетом. Однако в этот раз заболевали, в основном, вполне здоровые мужчины и женщины в возрасте от 20 лет.

Заболевание поддается лечению. Необходимо восстановить баланс воды и электролитов в организме, а также уничтожить кишечную палочку, постаравшись не использовать антибиотики. Для последнего отлично подходит специальный коли-протейный фаг — вирус, уничтожающий кишечную палочку.
При своевременном начале лечения прогноз благоприятный, однако для маленьких детей есть риск летального исхода.

А из самого неприятного — последствия для переболевшего.
У людей, перенесших инфекцию, могут развиться хроническая почечная недостаточность, расстройства кишечника и даже психические расстройства: хроническая усталость, депрессия, посттравматическое стрессовое расстройство и паранойя.

Чтобы избежать подобного, мойте овощи и фрукты, пейте пастеризованное молоко и хорошо прожаривайте говядину.

Хуманизация энтерогеморрагической кишечной палочки

Наш дзен: https://dzen.ru/id/6309229a98f36728dd8046f0

Текст: #Соловьева@inbioreactor
Художник: #Соловьева@inbioreactor
Редактура: #operkfs@inbioreactor

Бактерии Helicobacter pylori.

⠀

Наш желудок - это не курорт, а мини филиал ада в человеке. Микроорганизмы, которые не выработали защитный механизм, погибают смертью храбрых в самом начале переваривания пищи в желудке.

H.pylori счастливые обладатели 4-5 жгутиков и желания выжить. Благодаря этому они уходят под слизь, выстилающую желудок, и строят там свою жизнь. Для желудка это вторжение и атака на штуку, которая защищает стенку от кислоты. Она может довести до “истончения” слизистой желудка и кислота “прожжет” стенки желудка. Здравствуй, язва.

⠀

Чтобы точно выжить в кислой среде, H.pylori перестраховалась и кроме жгутиков гадит уреазой. Она расщепляет мочевину. Образуется аммиак, снижается кислотность - идеальные условия для жизнедеятельности других микробов.

⠀

H.pylori те еще прилипалы к клеткам желудка. Им это не нравится. Область прилипания краснеет, опухает, воспаляется.

Как Helicobacter pylori попадает в организм?

Точно - неизвестно. Доказано: через зараженную пищу, воду, посуду при прямом контакте со слюной, рвотой или фекалиями. Еще одна причина мыть руки, не все ж ковид.

⠀

Если у вас нашли H.pylori, вы не одиноки. Если нет, возможно, вы еще не знаете про нелегальное соседство. По разным данным у ⅔ населения всего мира она есть.

Факты про H.pylori:

1. нашли H.pylori в конце 1980-х. Позже весь мир узнал, что именно они вызывают клинику гастрита. За это открытие дали Нобелевскую премию

2. известно более 55 штаммов H.pylori

3. одни штаммы H.pylori губительны для конкретного человека, а другие - нет

4. H.pylori вызывает гастрит, только если попадает через рот

5. является основной причиной язвы

Большинство ходит с H.pylori годами, не зная об этом, потому что нет никаких симптомов. Врачи не знают почему.

Симптомы:

отрыжка, отек и вздутие живота, тошнота, рвота, понос, изжога

потеря веса

отсутствие голода, чувство сытости после маленькой порции

усталость, бледность и анемия

неприятный запах изо рта

тупая боль в животе, особенно через 2-3 часа после еды

Анализы:

H.pylori можно обнаружить с помощью анализов крови, дыхания или стула.

Еще для диагностики назначают "глотать кишку" - эндоскопическая биопсия - забор эпителия из желудка и пищевода для гистологического анализа. Это точный способ определения.

Можно ли заменить эндоскопию (кишку) анализами на антитела?
Только по согласованию с врачом.

Антитела к H.pylori:

Антитела к H.pylori IgA - обнаруживаются через несколько недель после заражения и раньше всех снижаются при эффективном лечении.

Антитела к H.pylori IgM - положительны в течение нескольких недель с момента заражения, быстро исчезают, поэтому вместо них стоит проверять IgA.

Антитела к H.pylori IgG - появляются спустя несколько недель, поэтому могут быть отрицательны первое время, в период ярких симптомов. При положительном результате, если ранее бактерию не лечили и не принимали антибиотики - человек заражен. Но если принимали антибиотики даже с другой целью, то положительный IgG может говорить о перенесенной ранее инфекции. Сохраняются в крови до 1 - 1,5 лет. После лечения спустя год-1,5 должны стать отрицательными.

Для диагностики рекомендуется сдавать IgA+IgG.

Анализ кала

Может быть на наличие антигена или посев кала.

Тест на антигены к H. pylori ищет специальные вещества, вызывающие иммунный ответ.

Тест на посев кала выявляет в стуле бактерии H. pylori.

Дыхательный тест

Дышите в мешок. Выпиваете жидкость с мочевиной, ждете около 15 минут. В это время, если в вашем пищеварительном тракте присутствует H. pylori, бактерии расщепляют мочевину до меченого углекислого газа, который выделяется с вашим дыханием. Дышите второй раз.

Нейтрофил взаимодействует с бактерией K. pneumoniae (розовым цветом). Credit: NIAID

Согласно древнегреческим мифам, лидийский царь Тантал превращал в золото все, чего касался. А вот один современный житель Китая, как выяснили ученые, наделен другой способностью: пища с высоким содержанием крахмала и сахара превращается в его кишечнике в алкоголь. Как и Танталу, этот «дар» не принес ему счастья: он заболел тяжелой формой жировой болезни печени

Однажды 27-летний житель Китая обратился за медицинской помощью по поводу странных приступов интоксикации, которыми страдал уже 10 лет. Окружающие считали его пьяницей, и алкотестер показывал высокий уровень алкоголя в крови, хотя мужчина не употреблял спиртосодержащие напитки. Со временем ему становилось все хуже.

Обследование выявило у больного редкий синдром автопивоварни, при котором люди пьянеют от крахмалистой или сладкой пищи. Обычно это заболевание вызывают обитающие в кишечнике грибки, которые ферментируют сахара, превращая их в спирт. Но противогрибковое лечение пациенту не помогло.

При анализе образцов фекалий ученые обнаружили, что когда пациент находится в состоянии сильного опьянения, почти пятую часть его кишечных бактерий составляют бактерии Klebsiella pneumoniae, что в 900 раз выше нормы. Поместив эти бактерии в среду, содержащую сахар, они увидели, что клебсиеллы разных штаммов могут вырабатывать спирт с разной «производительностью».

Обследование больного показало, что он также страдает неалкогольным стеатогепатитом, тяжелой формой неалкогольной жировой болезни печени (НЖБП). При этой патологии происходит жировое перерождение печени у людей, не злоупотребляющих алкоголем. Этим заболеванием страдает около миллиарда человек в мире. Обычно оно протекает бессимптомно, но примерно в четверти случаев заканчивается циррозом или раком печени. С НЖБП также связаны ожирение, диабет и другие опасные патологии. Причины возникновения этой болезни точно неизвестны, хотя в качестве возможных виновников рассматриваются и кишечные бактерии.

Поэтому исследователи решили изучить состав кишечной микрофлоры еще у 43 пациентов с НЖБП, причем у 32 из них болезнь протекала в тяжелой форме. Оказалось, что у больных людей в 10 раз чаще, чем у здоровых, встречались бактерии высокопроизводительных штаммов K. pneumoniae, и их численность была прямо связана с тяжестью заболевания.

Затем ученые провели ряд экспериментов на лабораторных мышах. Некоторых поили алкоголем, другим вводили в кишечник бактерии K. pneumoniae либо заменяли собственную микрофлору кишечными бактериями, взятыми у больных людей. Во всех этих случаях у животных наблюдались признаки поражения печени.

Как можно бороться с кишечными бактериями, производящими алкоголь? Пациента, с которого началась эта история, удалось вылечить антибиотиками, после чего приступы опьянения у него прекратились, а состояние печени улучшилось. Целенаправленно убивать определенные бактерии способны и вирусы бактерий – бактериофаги. У мышей, инфицированных K. pneumoniae и предварительно получивших фаги, способные убивать эти бактерии, печень не пострадала, что говорит о возможности использовать бактериофаги для лечения НЖБП.

Кстати сказать, в медицинской литературе ранее не было свидетельств «безалкогольного» опьянения у людей с НЖБП. У мышей, в кишечнике которых обитали K. pneumoniae, уровень алкоголя в крови также не поднимался в обычных условиях, но буквально взлетал после приема большой дозы глюкозы. Прием глюкозы или фруктозы также вызывал значительный скачок уровня алкоголя в крови пациентов с НЖБП. Сейчас ученые планируют провести исследования на большой группе людей, включая детей, чтобы понять, почему в кишечнике некоторых людей поселяются бактерии, активно вырабатывающие алкоголь.

Фото: https://www.flickr.com

Тот факт, что в своем теле мы не одиноки, общепризнан: мы делим его с огромным числом микроорганизмов, живущих с нами в симбиозе, которые и составляют человеческий микробиом. Неудивительно, что эти знания породили волну исследований взаимодействий между макро- и микроорганизмами и их влияния на здоровье человека. Судя по недавним исследованиям, микробы обитают не только в нашем кишечнике, половых органах и на коже, но даже, возможно, и в самом мозге! Но даже если это не так, наши микроскопические сожители могут влиять на происходящие в мозге процессы опосредованно

Имеющиеся на сегодня данные о влиянии на работу мозга бактериальных продуктов обмена веществ получены, преимущественно, в экспериментах на лабораторных мышах. У них действительно была выявлена связь между составом кишечной микрофлоры и поведением. Эти данные были подтверждены в пилотных исследованиях на людях, у которых также была обнаружена корреляция между микробиомом кишечного тракта и развитием депрессивных состояний. Однако эти выводы были сделаны на основе анализа небольшой выборки.

Недавно ученые из Бельгии и Нидерландов опубликовали результаты первой крупной работы на эту тему, в которой в качестве испытуемых приняли участие более 2 тыс. человек: 1054 бельгийцев и 1064 голландцев. У всех участников исследовали состав микрофлоры кишечника и проводили психологическое обследование с помощью теста по оценке качества жизни (опросник Quality of Life Questionnaire). У части испытуемых уже имелся официальный диагноз «депрессивное расстройство», а еще одна часть продемонстрировала показатели в психологических тестах, свидетельствующие о пониженном настроении.

Сначала исследование было выполнено на бельгийцах, а затем полученные результаты проверили на жителях Нидерландов. В обоих случаях была получена схожая картина. Анализ всех данных показал, что у испытуемых с депрессией и просто недовольных жизнью в кишечнике содержалось меньше бактерий родов Coprococcus и Dialister, чем у обычных людей, причем эти отличия не зависели от пола и возраста человека.

Затем ученые решили выяснить, какие из химических соединений, связанных с обменом веществ бактерий, могут напрямую воздействовать на мозг человека. Для этого был составлен список из нескольких десятков соединений, важных для хорошей работы нервной системы, а затем были проанализированы геномы нескольких сотен таксонов микроорганизмов, составляющих кишечный микробиом. В результате у этих бактерий было выявлено несколько генных структур, связанных с метаболизмом нейроактивных соединений. Важно то, что таких структур у кишечных бактерий человека оказалось намного больше, чем у родственных свободноживущих микроорганизмов.

На следующем этапе исследователи выявили генные ассоциации, позволившие установить причастность копрококкусов к метаболизму нейромедиатора дофамина. А, как известно, неправильная работа дофаминовой системы связана с депрессивными состояниями. Кроме того, копрококки производят бутираты, противовоспалительные соли масляной кислоты. Интересно, что у людей, страдающих депрессией, ранее было обнаружено и увеличение числа бактерий, ассоциированных с воспалительным заболеванием кишечника – болезнью Крона, а само возникновение депрессии связывают с воспалительными процессами в мозге.

Конечно, имеющиеся на сегодня данные не позволяют исследователям однозначно ответить на вопрос: что первично – изменение микробиома или проблемы с психикой? Как и обозначить метод доставки, с помощью которого химические соединения, вырабатываемые в кишечнике, достигают мозга. Может быть, таким каналом служит блуждающий нерв, который связывает два этих органа. Тем не менее такие исследования в перспективе могут привести к созданию новых методов лечения депрессии.

Сегодня некоторые врачи и медицинские компании уже пробуют различные пробиотики, содержащие живые микроорганизмы, в терапии депрессивных состояний, хотя они обычно не содержат бактерии родов Coprococcus и Dialister. А ученые из Базельского университета (Швейцария) начали клинические испытания фекальной пересадки (введения в кишечник фекальной микрофлоры от здорового донора) как способа терапии психического здоровья. В ходе этой работы будет проведен мониторинг психического состояния и состава микробиома у группы из 40 больных депрессией. Здесь можно добавить, что фекотрансплантация в последние годы получила широкое распространение в США как метод борьбы с тяжелой, не поддающейся медикаментозному лечению диареей. Однако в европейских странах она пока пользуется меньшей популярностью; в России ее впервые начали применять в новосибирском Центре новых медицинских технологий.

Ученые сходятся во мнении, что для понимания связи между нашим душевным здоровьем и состоянием микробиома потребуется еще много работы, хотя новые результаты служат серьезным шагом в этом направлении.

Фото: https://www.maxpixel.net