Кишечная палочка с профагом устраивает «ловушку» для кишечного патогена

Были достигнуты определенные успехи в фаговой терапии инфекций кожи, дыхательной системы, костей, протезов и кровотока, но уничтожение энтеропатогенов фагами сопряжено с определенными трудностями. Так, в кишечнике тяжело добиться высокого соотношения фагов к бактериям, бактерии могут проникать в ткани и «прятаться» от фагов, в микробиоте кишечника и так много вирулентных фагов, которые сосуществуют с бактериями. В некоторых исследованиях эти трудности преодолевали, добавляя фаги до, одновременно или сразу после заражения. Но такой сценарий редко встречается в реальной жизни, так как симптомы заражения могут появиться через часы и дни после инфекции. К тому же фагам тяжело преодолеть неблагоприятную среду верхних отделов желудочно-кишечного тракта (ЖКТ).

Исследователи из США предположили, что преодолеть многие ограничения фаговой терапии можно, достигнув высоких концентраций фагов в кишечнике до попадания туда патогенов. При заражении через загрязненную пищу в организм попадает не так много бактерий, обычно менее 10³ КОЕ, и только потом они размножаются. Но просто добавить фаги не выйдет — они быстро удаляются из кишечника и в нем не размножаются в отсутствие их хозяев. Тогда авторы поместили профаг P22 в E. coli, чтобы те продуцировали облигатно литические фаги против патогенной бактерии Salmonella enterica Typhimurium (STm). Если такие E. coli колонизируют кишечник, то фаги смогут уничтожать патогены в критически важный момент — когда патогены только проникают в нижние отделы ЖКТ.

Авторы получили фаги P22, которые не влияли на рост E. coli в виде профага, но лизировали STm, преодолевая их систему рестрикции-модификации. При совместном культивировании E. coli с профагом и STm фаг уничтожал STm. Причем если к патогену добавить только свободные фаги или только E. coli, то количество STm снижается незначительно.

У специально полученной мышиной модели STm вызывает фатальное системное заболевание, заселяет кишечник и проникает внутрь клеток. Авторы выяснили, сможет ли E. coli с профагом защитить мышей от патогена, если кишечная палочка колонизирует кишечник первой. До начала лечения мышам давали антибиотик, чтобы облегчить как заселение кишечной палочкой, так и инфекцию STm.

Мышам, кишечник которых был колонизирован E. coli с профагом, давали 10² или 10⁶ КОЕ STm. В их фекалиях было меньше патогена, чем в случае, когда профага не было. Резистентность к фагу была показана только при высоких дозах STm. E. coli с профагом повышала выживаемость мышей, снижала уровень интерлейкина 6 и MCP-1. Если E. coli давали мышам за четыре дня до инфекции, выживаемость при низких дозах STm тоже повышалась.

«Происходит следующее: эти полезные бактерии, кишечная палочка, вырабатывают множество антипатогенных фагов, и теперь образуется защитная оболочка, благодаря которой, когда сальмонелла попадает внутрь, сразу после прохождения через желудок, ослабленная, она сталкивается с высокой концентрацией фагов, способных ее уничтожить», — сказал доцент Технологического института Вирджинии Брайан Хсу, последний автор статьи.

Фаговая терапия временно помогла при энтерококковой бактериемии