Гликаны в слизи отвечают за приручение микробов,

исследование показывает Более 200 квадратных метров нашего тела, включая пищеварительный тракт, легкие, и мочевыводящие пути - выстланы слизью. В последние годы, ученые нашли доказательства того, что слизь - это не просто физический барьер, который задерживает бактерии и вирусы, но он также может обезвредить болезнетворные микроорганизмы и не дать им вызвать инфекции.

Новое исследование Массачусетского технологического института показывает, что гликаны - разветвленные молекулы сахара, обнаруженные в слизи, - ответственны за большую часть этого приручения микробов. В слизи сотни различных гликанов, и команда Массачусетского технологического института обнаружила, что эти молекулы могут препятствовать взаимодействию бактерий друг с другом и формированию инфекционных биопленок, эффективно делая их безвредными.

<цитата>

То, что у нас есть в слизи, - это золотая жила для лечения. Эти гликаны обладают очень широкими и сложными биологическими функциями. У них есть способность регулировать поведение микробов и действительно настраивать их личность ».

Катарина Риббек, Марк Хайман, Младший профессор развития карьеры биологической инженерии Массачусетского технологического института

В этом исследовании, который появляется сегодня в Природная микробиология , исследователи сосредоточились на взаимодействии гликанов с Синегнойная палочка , оппортунистический патоген, который может вызывать инфекции у пациентов с муковисцидозом и людей с ослабленной иммунной системой. Работа, проводимая в лаборатории Риббека, показала, что гликаны также могут регулировать поведение других микробов.

Ведущий автор Природная микробиология докладчик - аспирантка Массачусетского технологического института Келси Уиллер.

Сильные защитники

В среднем человек ежедневно выделяет несколько литров слизи, и до недавнего времени считалось, что эта слизь действует прежде всего как смазка и физический барьер. Тем не мение, Риббек и другие показали, что слизь действительно может влиять на поведение бактерий, предотвращение прикрепления микробов к поверхностям и общения друг с другом.

В новом исследовании Риббек хотел проверить, участвуют ли гликаны в способности слизи контролировать поведение микробов. Эти молекулы сахара, тип олигосахарида, присоединяются к белкам, называемым муцинами, гелеобразующие строительные блоки слизи, чтобы сформировать структуру, похожую на щетку для бутылок. Связанные со слизью гликаны мало изучены, но Риббек думала, что они могут сыграть важную роль в обезоруживающем действии микробов, которое она ранее наблюдала за счет слизи.

Чтобы изучить эту возможность, она выделила гликаны и подвергла их воздействию Синегнойная палочка . Под воздействием муциновых гликанов Бактерии претерпели значительные изменения в поведении, что сделало их менее вредными для хозяина. Например, они больше не производят токсины, прикрепленные или убитые клетки-хозяева, или экспрессированные гены, необходимые для бактериальной коммуникации.

Это обезоруживающее действие микробов имело сильные последствия для способности этой бактерии вызывать инфекции. Риббек показал, что лечение ожоговых ран, инфицированных Pseudomonas, с помощью муцинов и муциновых гликанов снижает размножение бактерий, что указывает на терапевтический потенциал этих нейтрализующих вирулентность агентов.

«Мы увидели, что интактные муцины обладают регулирующим действием и могут вызывать переключение поведения у целого ряда патогенов, но теперь мы можем точно определить молекулярный механизм и сущности, ответственные за это, которые представляют собой гликаны, "- говорит Риббек.

В этих экспериментах исследователи использовали коллекции из сотен гликанов, но теперь они планируют изучить эффекты отдельных гликанов, которые могут специфически взаимодействовать с разными путями или разными микробами.

Бактериальные взаимодействия

Синегнойная палочка это лишь один из многих условно-патогенных микроорганизмов, которые здоровая слизь держит под контролем. Риббек в настоящее время изучает роль гликанов в регуляции других патогенов, включая Streptococcus и гриб Candida albicans, и она также работает над идентификацией рецепторов на поверхности клеток микробов, которые взаимодействуют с гликанами.

Ее работа над Streptococcus показала, что гликаны могут блокировать горизонтальный перенос генов, процесс, который микробы часто используют для распространения генов устойчивости к лекарствам.

Риббек и другие исследователи теперь заинтересованы в использовании того, что они узнали о муцинах и гликанах, для создания искусственной слизи, который может предложить новый способ лечения заболеваний, возникающих из-за потери или дефекта слизи.

Использование силы слизи также может привести к новым способам лечения устойчивых к антибиотикам инфекций. потому что он предлагает дополнительную стратегию к традиционным антибиотикам, - говорит Риббек.

"Мы находим здесь то, что природа выработала способность обезвреживать сложные микробы, вместо того, чтобы убить их. Это не только поможет ограничить давление отбора для развития сопротивления, потому что они не находятся под давлением, чтобы найти способы выжить, но это также должно помочь создать и поддерживать разнообразный микробиом, " она говорит.

Риббек подозревает, что гликаны в слизи также играют ключевую роль в определении состава микробиома - триллионов бактериальных клеток, которые живут внутри человеческого тела. Многие из этих микробов полезны для своих хозяев-людей, а гликаны могут обеспечивать их необходимыми питательными веществами, или иным образом помогая им процветать, она говорит. В этом случае, связанные со слизью гликаны похожи на многие олигосахариды, содержащиеся в материнском молоке, который также содержит широкий спектр сахаров, которые могут регулировать поведение микробов.

"Это тема, которая, вероятно, играет важную роль во многих системах, цель которых состоит в формировании сообществ внутри тела и манипулировании ими, не только у людей, но и во всем животном мире, "- говорит Риббек.

• Спреи для перорального приема с витамином D столь же эффективны, как и прием таблеток
• Ротавирус играет роль в развитии диабета 1 типа