Выявленные на Кубе случаи беджеля — эндемического сифилиса — оказались не завозными

Примечательный клинический случай описали исследователи из Германии и США в New England Journal of Medicine. У 63-летней женщины была хроническая инфекция мочевыводящих путей, вызванная Klebsiella pneumoniae, распространенным внутрибольничным патогеном. Через два года пациентка была госпитализирована с острой болью и потерей зрения в правом глазу; оказалось, что у нее развился абсцесс головного мозга. В ее моче, помимо ожидаемой популяции K. pneumoniae, присутствовала значительно более вирулентная, производящая больше слизи субпопуляция, и такая же субпопуляция была получена из гноя в абсцессе. Полногеномное секвенирование подтвердило их сходство — изолят из мозга и необычный изолят из мочи отличались всего четырьмя SNP.

Авторы реконструировали эволюционные этапы, которые увеличивали вирулентность клебсиеллы. Всего несколько точечных мутаций в генах биосинтеза слизистой капсулы увеличили ее толщину; такая капсула лучше защищала бактерии от фагоцитоза иммунными клетками. Ранее исследователи уже показали связь подобных мутаций с инфекциями кровотока.

Одновременное присутствие в организме субпопуляций патогена с разными уровнями вирулентности авторы называют гетеровирулентностью, по аналогии с гетерорезистентностью (одновременным присутствием бактерий, чувствительных и устойчивых к антимикробным препаратам). Гетеровирулентность может способствовать не только распространению патогена в отдаленные участки тела, но и развитию хронических инфекций. Обнаружить ее труднее, чем гетерорезистентность, так как соответствующие признаки не входят в стандартную диагностику.

Симптомы хронической бессонницы лечит прием капсул с фекальной микробиотой от здоровых доноров, показало клиническое исследование, проведенное в Китае. В нем участвовали 40 человек, которые получили двухдневный курс антибиотиков, а через два дня — капсулы с микробиотой, а также еще 40 человек, получивших плацебо. Каждую из двух групп повторно рандомизировали в соотношении 1:1; половина получала дополнительное лечение синбиотиками, другая половина — плацебо. Известно, что комбинация бактерий Lactobacillus helveticus и Bifidobacterium longum может влиять на симптомы стресса и настроение, поэтому авторы включили в состав синбиотической добавки L. helveticus, B. longum и инулин.

Через месяц после начала лечения у участников, принимавших капсулы с фекальной микробиотой, сон существенно улучшился. Качество сна оценивали с помощью анкетирования и ночной полисомнографии (учитывались продолжительность сна, в том числе сна без быстрых движений глаз, индекс пробуждений и др.). По данным полисомнографии, эффективность сна выросла в среднем на 13,9% — с 79,3% до 93,2%. Влияния синбиотиков на качество сна не удалось показать.

«Наши результаты предоставляют клинические доказательства, что воздействие на микробиоту кишечника может стать многообещающей новой терапевтической стратегией при хронической бессоннице, — говорит соруководительница исследования Яньпин Бао из Пекинского университета. — Эта работа также укрепляет наше понимание оси “кишечник-мозг” как важного регулятора сна человека».

Карликовые пауки вида Mermessus fradeorum бывают носителями до пяти эндосимбионтов, в том числе бактерий рода Wolbachia. Один из штаммов этой бактерии, W1, влияет на определение пола пауков — носители этого штамма развиваются в самок, даже будучи генетическими самцами. Это искажает соотношение полов и способствует распространению вольбахии, однако в диких популяциях распространенность штамма W1 сохраняется на среднем уровне. Ученые из Израиля и США обнаружили, что баланс поддерживается за счет температурных воздействий окружающей среды. 

Исследователи подвергли молодых пауков, колонизированных W1, воздействию повышенной (от 27° до 28°C) температуры — она имитировала летний дневной нагрев. Пауки развились в самок и отложили яйца при стандартной (20°C) температуре. Однако в их потомстве соотношение полов изменилось, и фенотип соответствовал генотипу. Аналогичный эффект наблюдался и в следующем поколении, то есть у внуков нагретых пауков. 

Ученые подробнее проанализировали, как температурное воздействие влияет на состав микробиоты. Они выявили сдвиги в динамике эндосимбионтов, соотносившиеся с обнаруженным эффектом. Изначально под воздействием тепла уровни W1 возросли, однако ее способность передаваться следующему поколению ослабла. В целом генетические самцы реже развивались в самок при высокой численности эндосимбионтов рода Rickettsiella, полной потерей представителей Tisiphia и снижением передачи Wolbachia W1 потомству.

Первичные опухоли костей удаляют хирургически, однако может возникнуть местный рецидив, приводящий к ампутации. Также возможно отторжение имплантатов из-за инфекции. Международная группа исследователей предложила использовать усовершенствованный синтетический трансплантационный материал. В матрицу «Биостекло 45S5», состоящую из SiO₂, CaO, Na₂O и P₂O₅, они включили оксид галлия. В результате получили многофункциональный материал, который одновременно уничтожает раковые клетки, предотвращает бактериальные инфекции и восстанавливает недостающую костную ткань.

По словам авторов, биоматериал действует как система для локальной доставки лекарств. Он доставляет ионы кальция, фосфата и кремния, необходимые для восстановления здоровой ткани.

Секвенирование РНК подтвердило, что клетки рака поглощают в 4–8 раз больше галлия, чем здоровые клетки, так как у них в избытке экспрессируются рецепторы трансферрина для обеспечения быстрого роста. Попав внутрь клетки, галлий имитирует железо, но не может участвовать в важных окислительно-восстановительных реакциях. Это вызывает окислительный стресс и клеточный кризис, который запускает в раковых клетках апоптоз и ферроптоз. Здоровые клетки защищаются с помощью естественных антиоксидантных механизмов. Дополнительно достаточно высокое содержание галлия подавляет рост патогенов, таких как Pseudomonas aeruginosa. Со временем стекло разрушается, освобождая место для новой костной ткани.

Для выращивания основных сельскохозяйственных культур, таких как пшеница и кукуруза, необходимы дорогостоящие азотные удобрения. Почвенные бактерии рода Rhizobium, фиксирующие атмосферный азот, могли бы решить эту проблему, если бы вступали в симбиоз с широким спектром растений — в природе их хозяевами главным образом являются бобовые. Авторы статьи в Current Biology показали, как придать способность к азотфиксации бактериям, обитающим на зерновых культурах.

Ризобии способны инициировать формирование клубеньков на корнях растения-хозяина и фиксировать азот в качестве эндосимбионта. Ключевую роль в таком эндосимбиозе играют гены, входящие в состав особой группы мобильных генетических элементов — «островков симбиоза». Ученые вносили островки симбиоза в штаммы, изначально неспособные образовывать клубеньки, и оказалось, что этого было достаточно для получения эндосимбионтов de novo. 

Около трети модифицированных бактерий стали азотфиксирующими мутуалистами — они приобретали не только способность формировать клубеньки, но и эту черту метаболизма. Перенос островков симбиоза от близкородственных штаммов приводил к более активной фиксации азота, чем в случаях, когда штамм-донор и штамм-реципиент были филогенетически далеки друг от друга. Ограничений, которые приводили бы к несовместимости донора и реципиента, авторы не обнаружили. Работа демонстрирует, как горизонтальный перенос мобильных генетических элементов расширяет экологическую нишу бактерий и влияет на растение-хозяина.