Американские ученые провели эксперименты на мышах и выяснили, что колонизация кишечника Bacteroides fragilis причинно связана с риском тяжелой формы малярии. Как сообщается в журнале Nature Communications, изолированное заражение этими бактериями не приводит к повышенному уровню паразитов в крови, однако метаанализ многочисленных исследований подтвердил основную роль Bacteroides в развитии тяжелой формы малярии.
Ежегодно малярия приводит к более чем 627 тысячам летальных исходов. Учитывая наличие только одной одобренной вакцины против малярии с не очень большой эффективностью, и рост устойчивости к противомалярийным препаратам, ученые стремятся найти новые подходы для профилактики и лечения тяжелые форм малярии.
Исследования показали, что некоторые представители кишечной микробиоты человека влияют на тяжесть течения малярии. Например, штамм Escherichia coli O86:B7 продуцирует специфический гликан, который стимулирует выработку перекрестных антител, препятствующих миграции плазмодиев от места укуса комара в печень. В то же время бифидобактерии и стрептококки связывали со сниженным риском заражения малярией. Однако ни в одном из исследований не изучалась роль конкретного вида бактерий кишечной микробиоты в развитии тяжелой формы малярии.
Натан Шмидт (Nathan Schmidt) с коллегами из Медицинской школы Университета Индианы изучал, как разные бактерии кишечного микробиома влияют на степень тяжести малярии у мышей и количество плазмодиев у них в крови. Для этого они использовали гнотобиотических животных, которым подселяли разных представителей кишечной микробиоты и следили за их чувствительностью к Plasmodium yoelii.
Однако сначала ученые исследовали состав кишечного микробиома у мышей, известных своей устойчивостью или чувствительностью к тяжелому течению малярии. Всего у 50 мышей обнаружили более 2,9 миллиона микробных генов, и первичный анализ показал, что микробное разнообразие в обеих группах мышей статистически значимо различается, хотя метаболомика сыворотки крови показала минимальные различия между мышами.
Затем ученые культивировали содержимое слепой кишки мышей для выявления бактерий, ответственных за восприимчивость к гиперпаразитемии. Последовательное выращивание бактерий и метагеномный анализ выявили более 20 различных видов, которые могут быть ответственны за развитие тяжелой формы малярии. Однако дополнительная серия экспериментов с заражением мышей и выращиванием бактерий показала, что у мышей с тяжелой формой малярией наблюдается значительный избыток нескольких видов бактерий рода Bacteroides: B. uniformis, B. faecis, B. intestinalis, B. vulgatus, B. thetaiotaomicron, B. stercoris и других.
Заражение гнобиотических мышей B. fragilis приводило к увеличению чувствительности мышей к малярии и развитию ее тяжелой формы. Заселение мышей сообществами кишечника угандийских детей с внесенным в него B. caccae — наиболее распространенным бактероидом в этой популяции — также приводило к развитию тяжелой формы малярии. Примечательно, что изолированное заражение гнотобиотов не влияло на тяжесть течение болезни. Однако проведенный метаанализ исследований показал, что именно высокая доля бактероидов в кишечном микробиоме предсказывает развитие тяжелой формы малярии.
В дальнейшем ученым предстоит выяснить, как именно бактероиды могут повышать этот риск. Пока ученые предполагают, что дело может быть в синтезируемом бактериями пропионате. Но весь патогенный потенциал бактероидов еще предстоит выяснить.
О том, откуда в России малярия, и причем тут изменения климата, можно прочитать в нашем блоге «Почему в России умирают от тропической малярии».