Новое исследование показывает, каким образом бактерии попадают в легкие



Легкие человека содержат много бактерий, которые составляют уникальный микробиом, и новое исследование, которое провели американские ученые, точно указывает на то, каким образом эти бактерии попадают туда. Эта научная работа показывает, как использовать эту информацию в дальнейших исследованиях, в которых будет изучаться, что происходит с бактериями и нашими телами в результате попадания в наши легкие микробов.

заболевание легких

Бактерии попадают в легкие путем «микроаспирации»

Бактерии преодолевают огромное расстояние, проникают сквозь защитный барьер и оказываются в странном и неприветливом месте. Их подозревают в возможных связях с опасными заболеваниями, поэтому они находятся под постоянной угрозой изгнания из принявшего их дома. И только сейчас люди начинают понимать, каков вклад этих бактерий в большое сообщество, составляющее микробиом человеческого организма.

Исследователи из Медицинской школы Университета штата Мичиган (University of Michigan Medical School) и Системы здравоохранение В. А. Энн Арбор (VA Ann Arbor Healthcare System) в своей статье, написанной для рецензируемого журнала с открытым доступом «mBio», который издается Американским обществом по микробиологии (American Society for Microbiology), высказывают предположение, основанное на доказательствах, что большинство живущих в легких здоровых людей бактерий попадают туда путем «микроаспирации».

Другими словами, бактерии, заселяющие ротовую полость, въезжают в легкие на крошечных капельках слюны, которые попадают вместе с дыханием в легкие. Это означает, что им удается беспрепятственно проникнуть за барьер, так называемый надгортанник (состоит из эластичной хрящевой ткани, покрытой слизистой оболочкой), предназначение которого состоит в недопущении попадания пищи и других посторонних веществ в дыхательные пути и который удерживает большую часть слюны, препятствуя ее попаданию в нижние дыхательные пути.

бактерии в легких

Изучая ДНК этих бактерий, заселяющих легкие здоровых добровольцев, исследователи подтвердили, что популяция микробов в легких весьма напоминает популяцию микробов, выявленной в ротовой полости. А изучив распределение этих микробов в дыхательных путях, исследователи смогли определить наиболее вероятный маршрут их проникновения в легкие.

Ученые обнаружили, что многие переселившиеся в органы дыхания микробы остаются недалеко от точки бифуркации (место в конце трахеи, где дыхательные пути разветвляются на две главных бронхи, ведущих к левой и правой части легких). Это место в легких представляет собой «посадочную площадку», где слюна, которая попадает в дыхательные пути, что, скорее всего, происходит из-за гравитации и нашего прямохождения, сталкивается с воздушным потоком. Но некоторые бактерии успевают проделать весь путь до самых глубоких уголков легочной системы и даже поселиться в крошечных воздушных мешочках, которые называются альвеолами.

Исследователи обнаружили, что везде, где оседали бактерии, они присоединяются к сообществу, состоящему в основном из других бактерий, которые тоже прибыли в дыхательные пути недавно. Как полагают ученые, в здоровых легких подолгу живут лишь немногие микробы. В отличие от кишечника, здоровые легкие — некомфортная среда для бактерий, так как в этом органе совсем  небольшое количество пригодной для микробов пищи, к тому же, легкие находятся под постоянным наблюдением легочной иммунной системы.

Роберт П. Диксон (Robert P. Dickson), доктор медицинских наук, первый автор нового научного изыскания, говорит, что на сегодняшний день эта работа была наиболее полным топографическим исследованием здорового микробиома легких. Оно добавляет новые сведения, доказывающие, что здоровые легкие подобны острову, население которого определяется балансом между иммиграцией и устранением видов: кто-то прибывает, а кто-то выбывает. Микробиом легких играет по другим экологическим правилам, которые отличаются от правил кишечного микробиома, а это исследование помогает уточнить, что это за правила.

Доктор Диксон и его коллеги, вдохновленные классическими моделями из области экологии, предложили перенести на микробиом легких «адаптированную островную модель», в которой экосистема легких определяется конкурирующим давлением микробной иммиграции и ликвидации.

Тщательные разведочные работы

Новый документ не только описывает экосистему микробиома легких, он также показывает, что ученые, которые хотят изучать его в будущем, могут чувствовать себя уверенно при использовании стандартных методов, которые врачи уже используют во время поиска признаков болезней легких.

Доктор Диксон и его коллеги провели свое исследование при участии восьми здоровых добровольцев, которые подверглись бронхоскопии, находясь под влиянием седации. Ученые получили образцы бактерий, содержащихся в легких, применив две различные методики, позволившие взять у каждого добровольца эти образцы из девяти отдельных участков легких.

бронхоскопия

Применение двух разных методов позволило избежать ошибок, поскольку всегда существует опасность загрязнения образцов, искажающего результаты анализов. Проанализировав ДНК бактерий, ученые не обнаружили никаких доказательств, указывающих на загрязнение образцов бактерий, взятых из верхних дыхательных путей. Доктор Диксон говорит, что этот анализ подтвердил, что остальная часть образцов отражает истинный набор бактерий в легких.

Ученые считают, что результаты двух отдельных методов бронхоскопии могут быть использованы для изучения микробиома легких и у больных людей, и у здоровых.

Исследователи подчеркивают, что все добровольцы, принявшие участие в экспериментах, были здоровыми и у них не было никаких признаков пневмонии или других респираторных заболеваний. Доктор Диксон отмечает, что, вероятно, у всех людей постоянно происходит аспирация небольшого количества бактерий в легкие, но до тех пор, пока иммунная система не повреждена, они редко делают нас больными.

Доктор Диксон говорит, что уже почти столетие, с тех пор, как ученые начали использовать медицинские методы визуализации, у здоровых людей наблюдается микроаспирация, и уже в течение многих десятилетий ученым известно о ее существовании. Но в этом исследовании, изучая явление микроаспирации, впервые смогли обнаружить в нем признаки экологического развития.

Планирование новых исследований

Теперь, когда понимание вопроса об иммиграции бактерий стало более глубоким, Диксон и его коллеги намерены сосредоточить свои дальнейшие исследования на изучении того, что происходит у людей, у которых есть проблемы в той части «адаптированной островной модели», которая касается ликвидации бактерий.

Невозможность откашлять из легких раздражающие вещества или выдворить их через радикальные действия волосоподобных ресничек, расположенных на поверхности клеток легких, может привести к появлению в легких большего количества микробов, которые будут проживать в них дольше, чем обычно. А это может привести к более высокому риску развития инфекции легких.

Такое исследование может привести к более глубокому пониманию значения микробиома легких при таких заболеваниях, как хроническая обструктивная болезнь легких, кистозный фиброз или легочная недостаточность. Доктор Диксон сталкивался со всеми этими заболеваниями, работая в одной из крупнейших больниц штата Мичиган («Michigan Medicine»), отрытой при Мичиганском Университете.

бактерии в легких

Как говорит доктор Диксон, если сравнить здоровые легкие с Антарктидой, где условия не подходят для размножения микробов, то больные легкие больше похожи на тропический остров, где в условиях измененной окружающей среды темпы ликвидации бактерий понижены, что позволяет определенным бактериям дольше сохраняться и размножаться.

Как отец двух маленьких детей, доктор Диксон также считает, что было бы интересно изучить, как меняется микробиомом легких, когда у человека есть вирусная инфекция, которая заставляет верхние дыхательные пути производить гораздо больше выделений из носа. Наблюдая за своими детьми с их постоянными насморками, ученому становится интересно, может ли в этот момент микробиом легких быть более «назальным», чем «оральным».

По словам доктора Диксона, как исследователь он понимает, что общие препараты, такие как антибиотики и ингибиторы протонного насоса, могут оказывать влияние на микробиом в пищеварительной системе, но неразумно думать, что эти препараты также могут повлиять на микробиом легких.

По материалам ScienceDaily


Рейтинг:

Оценка 5 из 5 , проголосовало 1

Комментарии (0)


Оставить комментарий