Gdy grzyby odbierają oddech – jak pleśń zaburza równowagę w płucach
Rola Ligilactobacillus murinus w przebiegu inwazyjnej aspergilozy płucnej
Aspergillus fumigatus występuje niemal wszędzie – w glebie, kompoście czy nawet w powietrzu. Dla zdrowych osób jest zwykle nieszkodliwy. Jednak u pacjentów z osłabionym układem odpornościowym może powodować ciężkie zakażenie płuc, znane jako inwazyjna aspergiloza. Co więcej, ten grzyb może zmieniać poziom tlenu w płucach w taki sposób, że powstaje środowisko sprzyjające przeżyciu i namnażaniu niektórych bakterii, na przykład Ligilactobacillus murinus – bakterii typowo spotykanej w jelitach, jamie ustnej i płucach myszy. Taka interakcja może wpływać na przebieg choroby oraz otwierać nowe możliwości terapeutyczne.
Od płuc do jelit – wszystko jest połączone
Od dawna wiadomo, że jelita i płuca są ze sobą ściśle powiązane. Najnowsze dane zespołu badawczego z Jeny pogłębiły tę wiedzę. Naukowcy wykazali, że podczas zakażenia płuc Aspergillus fumigatus zmienia się nie tylko mikrobiom płuc, ale także mikrobiom jelit oraz określone produkty przemiany materii we krwi. Tak zwana „oś jelitowo-płucna” może odgrywać istotną rolę w przyszłej terapii. Badania przeprowadzili naukowcy z Cluster of Excellence Balance of the Microverse, Leibniz Institute for Natural Product Research and Infection Biology – Hans Knöll Institute (Leibniz-HKI) oraz Uniwersytetu im. Fryderyka Schillera w Jenie, a ich wyniki zostały niedawno opublikowane w czasopiśmie „Cell Reports”.
Metodologia i kluczowe wyniki
Zespół badawczy wykorzystał model myszy do inwazyjnej aspergilozy. Aby zbadać wpływ zakażenia na mikroorganizmy w płucach i jelitach, analizowano markery genetyczne drobnoustrojów. Dla jak najwierniejszego odwzorowania warunków klinicznych uwzględniono również immunosupresję i leczenie przeciwgrzybicze worykonazolem. W badaniach zastosowano zaawansowane techniki, m.in. sekwencjonowanie DNA do identyfikacji bakterii w płucach i jelitach oraz ilościowy PCR do pomiaru liczby grzyba Aspergillus fumigatus i dominującej bakterii Ligilactobacillus murinus w płucach. Przeprowadzono również analizę metabolomiczną osocza i tkanki płucnej, pozwalającą na rejestrację i ilościową ocenę wszystkich produktów przemiany materii w badanym układzie biologicznym. Dodatkowo izolowano żywe bakterie z dolnych dróg oddechowych myszy i hodowano je razem z Aspergillus fumigatus w celu zbadania ich interakcji. Kluczowym odkryciem było to, że zakażenie grzybicze zaburza zarówno mikrobiom płuc, jak i jelit. W płucach prowadzi to do nagromadzenia bakterii beztlenowych, w szczególności do intensywnego wzrostu Ligilactobacillus murinus, co sugeruje, że grzyb tworzy środowisko mikroaerofilne (z obniżonym stężeniem tlenu), sprzyjające tej bakterii.
Ograniczenia badania – czego jeszcze nie wiemy
Analiza mikrobiomu płucnego jest dużym wyzwaniem, ponieważ ilość bakteryjnego DNA w płucach jest bardzo niska i „przykryta” przez DNA gospodarza. „Pomimo analizy licznych prób kontrolnych, wyniki mogą zawierać pewne błędy klasyfikacji, szczególnie w przypadku bakterii występujących w skrajnie małych ilościach” – wyjaśnia Liubov Nikitashina, pierwsza autorka badania. Niska wydajność izolacji DNA ograniczyła również identyfikację bakterii głównie do poziomu rodzaju. Udoskonalenie metod izolacji bakteryjnego DNA z tak słabo skolonizowanych miejsc mogłoby znacząco poprawić przyszłe analizy.
Badanie rodzi ważne pytania na przyszłość: Jaką rolę pełnią bakterie beztlenowe, takie jak Ligilactobacillus murinus, w modulowaniu zakażeń Aspergillus fumigatus? Czy ich nagromadzenie w płucach mogłoby stać się markerem diagnostycznym lub punktem wyjścia dla nowych terapii?
Mały grzyb, duży wpływ
Zakażenia grzybicze stanowią poważny problem szczególnie dla osób z osłabioną odpornością lub ciężko chorych – np. na oddziałach intensywnej terapii czy u pacjentów onkologicznych. Najnowsze odkrycia dostarczają cennych informacji, jak lepiej rozumieć i zapobiegać tym zakażeniom. Być może w przyszłości uda się precyzyjnie wpływać na mikrobiom, by wspierać organizm w walce z grzybami – lub opracować nowe leki ukierunkowane na ten obszar.
Badania były finansowane przez Niemiecką Fundację Nauki, Federalne Ministerstwo Edukacji i Badań oraz Unię Europejską.
Źródło: Leibniz Institute for Natural Product Research and Infection Biology – Hans Knöll Institute, Cell
