Новая модель сепсиса с поздним началом исследует возможные методы лечения неонатальной инфекции

Чрезвычайно недоношенные дети подвергаются риску заражения опасными для жизни инфекциями, которые распространяются в их организм из кишечника. Инфекции после первых трех дней жизни называются поздним сепсисом. или LOS.

Исследователи из Университета Алабамы в Бирмингеме теперь сообщают о новой модели LOS в статье в Nature Medicin е, и они показывают, что нарушение нормального созревания микробов в кишечнике может сделать новорожденных мышей очень восприимчивыми к LOS.

Более того, они обнаружили, что могут предотвратить смертельную инфекцию, дав щенкам специфические защитные бактерии перед заражением инвазивными бактериями Klebsiella pneumoniae.

<цитата>

Наши результаты предлагают возможность для рационального дизайна и тестирования эффективных пробиотических терапий для защиты недоношенных детей из группы риска. Эти исследования подтверждают клинические исследования, предполагающие, что чрезмерный рост одного вида бактерий, называется неонатальным дисбактериозом, часто предшествует развитию LOS.

Наша модель должна помочь определить механизмы, с помощью которых виды-пионеры развивающегося микробиома новорожденных предотвращают:или не предотвратить -; дисбактериоз, предрасполагающий к LOS ».

Джеффри Сингер, Кандидат наук., и Кейси Уивер, Доктор медицины, корреспонденты

Их модели помогает тот факт, что кишечник новорожденного щенка все еще развивается после рождения. похож на все еще развивающийся кишечник крайне недоношенных детей.

В UAB, Певица учится в докторантуре. Программа подготовки медицинских ученых, Уивер - профессор медицины в области патологии Уайетта и Сьюзан Хаскелл.

Биолюминесценция

Исследователи UAB установили вирулентный штамм K. pneumoniae, КП-43816, г. в желудки щенков.

Бактерии несли биолюминесцентный маркер, который позволил исследователям использовать систему визуализации, чтобы увидеть, где в кишечном тракте бактерии росли у живых животных. а затем измерить инвазивное распространение микробов из кишечника в остальную часть тела. Биолюминесцентные бактерии у живых животных можно увидеть почти через дюйм ткани.

Используя дозу, которая вызвала 50-процентную смертность к 10 дням, исследователи увидели, что транслокация из кишечника происходила там, где колонизация клебсиелл была наиболее плотной в кишечнике. Тем не мение, не у всех щенков с дисбактериозом развился сепсис, точно так же, как не у всех недоношенных детей с дисбактериозом развивается LOS.

Когда команда UAB ввела такую ​​же дозу авирулентного штамма K. pneumoniae, КП-39, в желудок, последовал интригующий результат. Kp-39 не вызывал гибели детенышей, но он также переместился из кишечника в брюшную полость, и как Кп-43816, он также инфицировал печень и брыжейку. Инфекция Kp-39 была устранена в течение следующих девяти дней.

Это предполагает, что оба штамма K. pneumoniae способны распространяться из кишечника, но различия в клиренсе хозяина системой иммунной защиты после транслокации вносят вклад в дифференциальную вирулентность этих родственных штаммов.

Действительно, когда любой штамм вводили непосредственно в брюшину -; минуя необходимость транслокации из кишечника -; Kp-43816 вызвал 100-процентную смертность за один день, но Kp-39 не вызывал смертности у детенышей и исчез через неделю.

Исследователи обнаружили различия в капсуле, окружающей бактерии, которые позволили Kp-43816 противостоять очищающему от инфекции фагоцитозу иммунными клетками сильнее, чем Kp-39.

"В частности, следовательно, в то время как инфекция Kp-43816 моделирует LOS, "Певица и Уивер сказали:«Kp-39 позволяет отслеживать дисбактериоз без смешанных эффектов сепсиса и смертности».

Затем исследователи обнаружили, что изменение микробиома детенышей изменило их восприимчивость к дисбактериозу и LOS.

Известно, что нормальный микробиом кишечника играет решающую роль в ограничении колонизации и распространения патогена. Щенки без микробиома, выращенный в стерильных условиях, были одинаково восприимчивы к Kp-43816 LOS.

Чтобы посмотреть дальше, исследователи лечили самок двумя антибиотиками, начиная за день до родов и через несколько дней после них, до заражения клебсиеллой.

Оба антибиотика плохо всасываются и маловероятно передаются щенкам; но они по-разному изменяли микробиомы кишечника матери, что, в свою очередь, должно изменить микробиом, который щенки приобретают после рождения от маток.

Команда UAB обнаружила, что детеныши матерей, получавших гентамицин, были значительно более восприимчивы к сепсису, в то время как детеныши матерей, получавших ванкомицин, были менее восприимчивы к сепсису, по сравнению с контролем.

Когда эксперимент с антибиотиком был повторен с использованием авирулента Kp-39, летальности не было. Тем не мение, щенки, матери которых получали ванкомицин, имели меньше Kp-39, или менее дисбактериоз, по сравнению с контролем; щенки, матери которых получали гентамицин, показали больше Kp-39, или более дисбактериоз, по сравнению с контролем.

Защитные бактерии

Различия?

Исследователи обнаружили, что детеныши самок с ванкомицином имели большее количество бактерий Lactobacillus в кишечном микробиоме, а у детенышей гентамициновых самок было меньшее количество Lactobacillus.

Таким образом, наличие или отсутствие лактобацилл коррелирует с устойчивостью или восприимчивостью, соответственно, к неонатальному дисбактериозу и ЛОС.

Анализ ДНК показал, что у детенышей ванкомицина преобладали виды Lactobacillus murinus, в то время как детеныши гентамицина в значительной степени лишены L. murinus.

Они также обнаружили, что L. murinus был чувствителен к гентамицину и устойчив к ванкомицину, предполагая, что лечение гентамицином убило этот защитный вид в плотинах, таким образом предотвращая его передачу детенышам посредством вертикальной передачи.

Когда виды L. murinus вводились профилактически детенышам гентамицина перед заражением клебсиеллой, это резко снизило избыточный рост Kp-39 по сравнению с контролем.

Через другую серию экспериментов, исследователи обнаружили, что штамм пробиотической кишечной палочки также способен обеспечивать защиту детенышей гентамицина. Эта защита не наблюдалась для некоторых других широко используемых видов пробиотиков Lactobacillus.

Исследователи также обнаружили, что молодые щенки, как крайне недоношенные дети, в микробиомах преобладают бактерии, называемые факультативными анаэробами, которые могут расти как в присутствии, так и в отсутствие кислорода.

Когда щенки подросли, их микробиомы становятся больше похожими на доношенных детей, потому что в них преобладают бактерии, называемые облигатными анаэробами, которые хорошо растут в отсутствие кислорода, но погибают, если кислород присутствует. Старшие щенки, со зрелым микробиомом с преобладанием облигатных анаэробов, были устойчивы к неонатальному дисбактериозу.

Оказалось, что наличие кислорода в просвете кишечника новорожденных детенышей предотвращает колонизацию облигатными анаэробами. Исследователи UAB предположили, что это может объяснить, почему дисбактериоз чаще встречается у младенцев с очень низкой массой тела при рождении.

«Наши результаты показывают, что нормальные составляющие микробиома необходимы и достаточны для сдерживания распространения патобионтов в кишечнике новорожденных и предотвращения LOS, - сказали Сингер и Уивер. - Кроме того, они дают основу для понимания того, почему некоторые пробиотики обладают защитным действием. тогда как другие нет. Это может иметь важные последствия для клинической практики. когда применение антибиотиков как матерью, так и новорожденным может изменить микробиом новорожденного, и где младенцам с очень низкой массой тела при рождении дают пробиотики без четких доказательств того, какие виды пробиотиков предпочтительны ».

• Новая человеческая толстая кишка-на-чипе позволяет изучать физиологию слизи in vitro
• Люди, которые едят мясо диких животных, могут быть подвержены риску заражения опасными для жизни заболевания…