Фекальная трансплантация и коалы

Фекальная трансплантация и коалы

3
0

Фекальная трансплантация (Fecal Microbiota Transplantation, FMT) набрала популярность всего лишь за последние несколько лет. Она оказалась наиболее эффективным способом передать кишечных бактерий от одного пациента к другому и доказала свою действенность в борьбе с некоторыми заболеваниями. Теперь к пересадке бактерий-симбионтов прибегают и ученые, которых занимают проблемы сохранения редких животных. Несколько докладов на эту тему прозвучали недавно на ежегодной конференции Американского общества микробиологии в Атланте, обзор их помещен на сайте журнала Nature.

Началась фекальной трансплантации история с исследований, посвященных влиянию живущих в кишечнике бактерий на организм. Например, в одной работе сопоставлялась бактериальная флора кишечника близнецов, один из которых был толстым, а другой – худым. Выяснилось, что в кишечнике тонкого близнеца живет большее количество видов бактерий, чем у толстого. Более того, когда образцы микрофлоры из этих кишечников были пересажены лабораторным мышам, те мыши, которым достались кишечные бактерии толстяка, начали толстеть, а те, что получили бактерий из кишечника тонкого брата, остались худыми. Когда же толстых и худых мышей помещали в одну клетку, толстые мыши, постепенно заражаясь бактериями худых, снова худели.

Результаты этого и подобных экспериментов и привели к созданию нового метода терапии – фекальной трансплантации. Этим методом пытаются лечить не только ожирение, но болезнь Крона, язвенный колит, ожирение и даже диабет. «Трансплантация» производится через рот или через кишечник.

В ходе одного из таких испытаний исследовалось применения фекальной трансплантации для лечения болезни кишечника, вызываемой Clostridium difficile. Эта бактерия живет в кишечнике часто, а патогенной становится после того, как многие другие бактерии погибают от применения антибиотиков. Сама Clostridium difficile устойчива к большинству антибиотиков. Болезнь возникает в больницах или после выписки у людей, прошедших курс лечения антибиотиками, и протекает в форме тяжелой рецидивирующей диареи. В США за год она становится причиной смерти до 14 тысяч человек.

Первое сообщение о применении FMT для борьбы с этой болезнью было сделано осенью 2012 года на ежегодной конференции Американского общества по изучению инфекционных болезней (Infectious Diseases Society of America). В больнице Генри Форда (Henry Ford Hospital) в Детройте клинические испытания проходили в период с мая 2010 по декабрь 2011 года. За это время лечение прошли 49 пациентов, 43 из них полностью поправились в краткий срок. Материал для трансплантации вводился в толстую кишку по трубке в виде гомогенизированного раствора 30-50 грамм фекалий в теплой воде. Исследование не выявило побочных эффектов или осложнений после фекальной трансплантации.

Затем была проведена еще одна серия клинических испытаний, которые показали, что фекальная трансплантация приводила к излечению 94% больных, тогда как при лечении мощным антибиотиком ванкомицином выздоравливал лишь 31%, а в контрольной группе, получавшей плацебо, 23%. Врачи досрочно прекратили испытание, так как сочли неэтичным лишать пациентов из контрольных групп терапии, эффективность которой уже представлялась доказанной. Отчет об этих испытаниях был опубликован 31 января 2013 года в The New England Journal of Medicine. Летом 2013 года новый метод лечения был официально одобрен в США.

Исследователи попытались избежать фекальной трансплантации, выращивая культуры нужных бактерий и вводя в организм больного только их. Но такое лечение не принесло успеха. Видимо, успех зависит не столько от количества видов в бактериальном сообществе, сколько от сложного соотношения их численности, которое трудно воспроизвести, но легко получить при трансплантации.

В России первые эксперименты по применению фекальной трансплантации начались в марте 2014 года в Центре новых медицинских технологий новосибирского Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН. Новосибирские медики также применили фекальную трансплантацию для борьбы с Clostridium difficile. По словам директора института академика Валентина Власова, после трансплантации симптомы заболевания исчезают за один день. Образцы для пересадки брали у родственников больного и вводили в его желудочно-кишечный тракт с помощью эндоскопа.

На нынешней конференции в Атланте группа ученых рассказала связи рациона коалы с бактериальным населением ее пищеварительной системы. Целью исследователей было выяснить, связаны ли изменения в составе бактерий в кишечнике животного с изменениями его рациона и не поможет ли фекальная трансплантация (основной метод пересадки кишечных бактерий) увеличить вероятность выживания этих редких животных.

Коалы (Phascolarctos cinereus) знамениты тем, что питаются листьями эвкалиптов, причем далеко не каждый вид эвкалипта (а их насчитывается несколько сотен) годится им в пищу. Свои предпочтения есть и у отдельных локальных популяции коал. Поскольку площади лесов Австралии сокращаются, ради спасения коал их переселяют из районов вырубок в другие леса, но даже при кажущемся обилии пищи, иногда переселенные коалы умирают от голода, хотя коалы, постоянно живущие в данном лесу, спокойно едят листья местных эвкалиптов.

Специалист по экологии коал Бен Мур (Ben Moore) из Университета Западного Сиднея и его коллеги предположили, что проблема может быть вызвана несовместимостью между доступными видами эвкалиптов и видовым составом кишечных бактерий коалы. Для изучения рациона и микрофлоры кишечника коал ученые собрали образцы фекалий от 200 коал из двадцати разных популяций со всей Австралии. Изучив остатки растений, они обнаружили, что часть коал питалась исключительно листьями эвкалипта прутовидного (Eucalyptus viminalis). Другие коалы ели листья только эвкалипта косого (Eucalyptus obliqua). Очень небольшая доля животных была способна есть листья обоих видов. При этом различия наблюдали даже коал из одной популяции. Они могли жить в десяти метрах друг от друга, но иметь разные предпочтения в еде.

Когда Мур и его коллеги проанализировали микробный состав фекалий, они обнаружили, что коалы, которые предпочитают эвкалипт прутовидный, имеют другой состав кишечных бактерий по сравнению с тем, что едят эвкалипт косой. Чтобы проверить, было ли различие в рационе причиной или следствием разных микробиомов, исследователи пересадили фекалии шести коал, которые ели эвкалипт косой, шести другим особям, евшим эвкалипт прутовидный. В течение 18 дней после процедуры микробиомы коал-реципиентов стали почти идентичны микробиомам животных-доноров. Некоторые из животных, подвергшихся пересадке кишечных бактерий, начали поедать листья эвкалипта косого. Бен Мур полагает, что фекальные трансплантации между коалами могут помочь увеличить число видов пищи, доступных отдельным животным, и повысить их шансы на выживание.

На той же конференции был представлен доклад Эрии Реболлар (Eria Rebollar) из Национального автономного университета Мехико, которая изучает сообщества симбиотических бактерии в организма земноводных. В жизни земноводных особую роль играют бактерии, обитающие на их коже. В ряде случаев они могут защитить своих хозяев от хитридиомикоза – опасной болезни, вызываемой грибковыми патогенами Batrachochytrium dendrobatidis (Bd) и Batrachochytrium salamndrivorans (Bsal) (подробнее об этом заболевании можно прочитать в очерке «Упадок и исчезновение земноводных»). В своей лаборатории Эрия Реболлар выделяет и исследует штаммы бактерий, обладающие противогрибковыми свойствами. На конференции она рассказала, что пересадка таких штаммов от лягушки к лягушки позволяет защитить реципиентов от хитридиомикоза.

В других исследованиях фекальная трансплантация производилась даже между разными видами животных. Команда под руководством Денизы Диринг (Denise Dearing) из Университета Юты изучила микробиом у пустынных хомяков (Neotoma lepida) – североамериканского вида грызунов. Оказалось, что в кишечнике пустынных хомяков есть бактерии, позволяющие им питаться растениями, содержащими оксалаты, которые у многих других животных вызывают отложения камней в почках. Когда при помощи фекальной трансплантации эти бактерии были пересажены в кишечник обычных лабораторных крыс, те тоже приобрели способность переваривать оксалаты.

Ученые из Калифорнийского зоопарка в Сан-Диего сравнили бактериальное население кишечника у двух видов носорогов: южного белого носорога (Ceratotherium simum simum) и индийского носорога (Rhinoceros unicornis). Важное различие между этими носорогами состоит в том, что индийский носорог неплохо размножается в неволе, а южный белый носорог делает это очень редко, что мешает усилиям по сохранению этого вида.

В фекалиях белых носорогов были обнаружены фитоэстрогены – вещества растительного происхождения, влияющие на деятельность женских половых органов. Они поступают в организм носорогов из растений (в основном сои и люцерны). Индийские носороги в зоопарке ели тот же корм, но их фекалии не содержали фитоэстрогенов. Из этого исследователи сделали вывод, что кишечные бактерии разных видов в разной степени способны разлагать эти вещества.

Когда белых носорогов в зоопарке перевели на растительный корм без фитоэстрогенов, эффект последовал достаточно быстро. Две самки, которые долгое время не могли принести потомства, в течение двух лет забеременели и родили здоровых детенышей. Молекулярный биолог зоопарка Кэндейс Уильямс (Candace Williams) сказала, что теперь всех живущих там носорогов перевели на корм без фитоэстрогенов и рекомендуют сделать это коллегам из других зоопарков.

Сама же Кэндейс Уильямс пытается теперь определить, какие именно бактерии справляются с фитоэстрогенами в естественных условиях. Для этого она сопоставляет образцы микробиома, взятые у носорогов в зоопарках и в дикой природе.

Источник

НЕТ КОММЕНТАРИЕВ

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ