+Ученые Института клеточного и внутриклеточного симбиоза Оренбургского ФИЦ УрО РАН продолжают исследования симбиотических эффектов системы «микробиота — хозяин» в регуляции гомеостаза человека в русле инфекционной симбиологии — нового направления, разрабатываемого под руководством академика О.В. Бухарина. Напомним, что инфекционная симбиология изучает межклеточные взаимодействия микросимбионтов (микроорганизмов, вступающих в длительное и взаимовыгодное сожительство с более крупным организмом)с хозяином при инфекции и выступает технологической платформой для создания новых биопрепаратов и системы контроля их качества. Основные результаты исследований в области инфекционной симбиологии были представлены в научном докладе академика О.В. Бухарина и доктора медицинских наук Е.В. Ивановой на заседании президиума УрО РАН в конце минувшего года. Инновационные разработки коллектива были неоднократно отмечены золотыми и серебряными медалями московского международного салона изобретений и инновационных технологий «Архимед» (Москва), «Биоиндустрия» (Санкт-Петербург), российской ярмарки инновационных проектов «Российским инновациям — российский капитал» (Нижний Новгород). Сотрудники лаборатории инфекционной симбиологии ИКВС Н.Б. Перунова, Е.В. Иванова и И.Н. Чайникова в минувшем году стали лауреатами конкурса УрО РАН на соискание почетного диплома им. В.Н. Черниговского в области медицинских наук.
О новых фундаментальных результатах и прикладных разработках на их основе мы поговорили с заведующей лабораторией доктором медицинских наук Еленой Ивановой.

— Что дает инфекционная симбиология для понимания того, как мы сосуществуем со своей с микробиотой?

— Современные данные существенно расширили представления о роли микробиоты в организме человека, приоткрыв тайны микробного мира. Пришло понимание того, что устойчивые и неоднозначные взаимоотношения человека с микроорганизмами следует изучать в едином блоке симбиотической системы «микробиота — хозяин». Тесное сотрудничество хозяина и микробиоты реализуется через различные процессы, среди которых особое место принадлежит феномену межмикробного распознавания «свой–чужой», опережающему распознавание» «чужого» материала иммунной системой человека. В огромном «океане» микроорганизмов очень важны  механизмы, помогающие микробной клетке быстро распознавать угрозы и понимать, где «свои», с кем можно сотрудничать с целью сохранения симбиоза, оказывая неоценимую помощь в поддержании здоровья человека. По сути, люди повторяют жизнь своего организма, формируя на основе принципа «свой–чужой» ближнее окружение, с кем можно и нужно работать. Это явление не ново, но оно значимое и непреходящее, особенно в наше время.

Смена иммунологической платформы в изучении феномена персистенции бактерий (длительного проживания в организме хозяина) на подход, основанный на адаптации микробных клеток, позволила получить новые знания о механизмах выживания симбионтных микроорганизмов в организме хозяина. Ключевое понятие здесь — индигенная микрофлора (от лат. indigena — местный, уроженец). Это доминирующая совокупность микроорганизмов, постоянно населяющих определенный биотоп организма хозяина (кишечник, кожу, слизистые).

Мы рассмотрели явление индигенности на примере кишечных штаммов бифидобактерий. Длительно пребывая в кишечнике, они выполняют важные функции в физиологии пищеварительного тракта человека.  Мы предложили оценивать индигенность штаммов бифидобактерий по их адаптивному потенциалу, связанному с такими свойствами, как лизоцимрезистентность (устойчивость к универсальному антимикробному белку хозяина — лизоциму) и биопленкообразование, а также по способности к микробному распознаванию микробиоты толстого кишечника человека. Это способствовало существенному повороту в определении признаков коренных, «своих» штаммов микробиоты хозяина.

Использование симбиотического подхода в изучении иммунорегуляторных свойств кишечных микросимбионтов и их ассоциаций позволило также определить новые функции микробиоты в формировании микроэкологического состояния кишечного биотопа.

— И какие это функции?

— Мы пришли к выводу, что про- и противовоспалительные реакции микробиоты через локальный цитокиновый профиль хозяина определяются количеством и составом микробных сообществ толстого кишечника человека. Цитокины — это ключевые медиаторы взаимоотношений «хозяин — микробиота», сигнальные молекулы, которые производятся клетками нашей иммунной системы и другими тканями организма, а цитокиновый профиль — набор показателей, которые отражают уровень про- и противовоспалительных цитокинов в конкретной ткани или биологической жидкости. Впервые установлена роль микробных ассоциаций при кишечном дисбиозе. Они способны вызывать и поддерживать патологию различного профиля и локализации.

Мы получили данные, согласно которым кишечные бифидобактерии продуцируют нейромедиаторы (химические вещества, благодаря которым координируется работа нервной системы), а также способны оказывать позитивное влияние на иммунологические показатели и органы иммуногенеза (костный мозг, тимус, селезенку и лимфатические узлы), микроэкологический статус кишечника и уровень гормона окситоцина, снижающего уровень стресса, у экспериментальных животных. Все это свидетельствуют о системном действии биологически активных веществ микроорганизмов на здоровье хозяина при участии его основных регуляторных систем — нервной, иммунной и эндокринной. 

Сложные взаимодействия микробиоты с иммунной системой во многом определяют развитие неинфекционных заболеваний, их клиническое разнообразие, хронизацию и резистентность, т.е. устойчивость к лечению. Выяснилось, что нарушения кишечного гомеостаза вызывают воспалительные заболевания опорно-двигательной и выделительной систем. Таковы механизмы развития, например, реактивного артрита и хронического бактериального простатита, который может привести к мужскому бесплодию.

Благодаря симбиотическому подходу в изучении реактивного артрита у детей и хронического бактериального простатита у мужчин, осложненного бесплодием, были разработаны модели автоматизированного прогнозирования риска появления и течения этих заболеваний. Переосмысление роли микробного фактора в клинической медицине требует междисциплинарного подхода и разработки инновационных профилактических и терапевтических стратегий. И здесь очень важно использовать симбиотический подход, учитывающий сложность микробно-иммунных взаимодействий. Это позволит достичь успеха в лечении хронических инфекций и других заболеваний, связанных с дисбиозом.

— Расскажите, пожалуйста, о новых прикладных разработках.

— Как уж говорилось, инфекционная симбиология не только открывает неограниченные возможности для исследования механизмов заболеваний инфекционной и неинфекционной природы, но и выступает в качестве технологической платформы для разработки новых биопрепаратов симбиотического ряда. Метод микробного распознавания оказался универсальным для отбора перспективных штаммов и создания биосовместимых композиций с антимикробным, противовоспалительным и иммунорегуляторным эффектами, а также способных влиять на обмен веществ человека. 

Мы разработали новый способ определения биосовместимости в пробиотической композиции и получили опытные образцы пробиотиков, которые оказались эффективными в условиях in vitro и in vivo. На сегодняшний день микробная композиция бифидобактерий планируется к производству оренбургской компанией ООО «Компонент-Лактис» как пробиотик нового поколения «Флоробиом». Он апробирован в рамках реализации пилотного проекта по превентивной медицине в Оренбургской области совместно с министерством здравоохранения региона. 

Глубокое изучение симбиотических эффектов микробиоты позволит в будущем регулировать физическое и ментальное здоровье человека через так называемый «микробный орган» благодаря созданию различных биологических препаратов — мета-, про- и психобиотиков, а это требует экспериментальных доказательств. Как говорит наш учитель академик Олег Валерьевич Бухарин: «Теперь дело за исследователями, а это вопрос времени и смелости ума». 

Е. ПОНИЗОВКИНА
На фото слева направо — коллектив лаборатории инфекционной симбиологии ИКВС УрО РАН: научный сотрудник И.А. Здвижкова, ведущий научный сотрудник доктор медицинских наук И.Н. Чайникова, старший научный сотрудник кандидат медицинских наук С.В. Андрющенко, зав. лабораторией доктор медицинских наук Е.В. Иванова, ведущий научный сотрудник доктор медицинских наук Н.Б. Перунова, ведущий научный сотрудник доктор медицинских наук О.Е. Челпаченко, ведущий научный сотрудник кандидат биологических наук А.В. Бекпергенова и кандидат биологических наук Т.А. Бондаренко