| Мигранты микромира: почему плацента стала домом для бактерий?
Широко распространено мнение, что плацента — полностью стерильный орган, от которого плод получает кислород и питательные вещества. Однако исследователи из Медицинского колледжа Бэйлора в Хьюстоне установили, что плаценту населяет сообщество условно-патогенных бактерий, микробиом которых аналогичен бактериальному микробиому полости рта. Кроме того, они обозначили причинно-следственную связь между вариациями в составе плацентарного микробиома и преждевременными родами.
| |
Обратите внимание!
Эта работа представлена на конкурс научно-популярных статей «био/мол/текст»-2014 в номинации «Лучшее новостное сообщение».
Спонсором номинации «Биоинформатика» является Институт биоинформатики. Спонсором приза зрительских симпатий выступила фирмаHelicon. Свой приз также вручает Фонд поддержки передовых биотехнологий.
Ранее считалось, что во внутриутробном состоянии кишечник плода свободен от бактерий, и первоначальный состав микроорганизмов ребенок получает во время прохождения по родовым путям матери в период родов. Эта теория впервые была оспорена, когда бактерии были обнаружены в меконии — в первом стуле ребёнка, который происходит спустя несколько часов после рождения.
Маленький дом для больших колоний
Говоря про микробиом, любят повторять: человек — это дом для бактерий. Сведения о том, что микробиом может формироваться у млекопитающих еще до рождения, появились в результате исследований ученых из Мадрида. Микробиолог Эстер Хименес (Esther Jimenez) давала беременным мышам молоко, содержащее меченые микроорганизмы [1]. За день до назначенного срока родов мышам провели кесарево сечение в стерильных условиях. Затем ученые исследовали первородный кал новорожденных мышей и обнаружили в нем меченые бактерии.
Четырьмя годами позже схожим путем действовала группа ученых из Университета Валенсии. Собрав и заморозив меконий от 20 новорожденных и удалив впоследствии внешние слои образцов, чтобы исключить те микроорганизмы, которые попали в организм ребенка из окружающей среды после рождения, исследователи подвергли глубокому анализу фекальный остаток.
В результате они обнаружили в меконии ДНК бактерий, продуцирующих молочную кислоту, таких как lactobacillus, а также ДНК E. coli (кишечной палочки). Примерно у половины новорожденных оказались доминирующими лактобактерии, в то время как у другой половины преобладала кишечная палочка [2]. Зависимость состава микробиома от различных внешних факторов и физиологических особенностей организма матери четко установлена не была, однако, высказывались предположения, что микробиом новорожденных зависит от образа жизни беременной женщины. Поэтому на состав бактериальных колоний можно влиять с помощью диеты и умеренной физической нагрузки. Практическую полезность данных рекомендаций подчеркивает факт влияния микробиоты на формирование иммунной системы новорожденного, а также на риск его заболеваемости.
Метагеномный анализ: non sterilis
Разрешить противоречия помогли ученые из Техасской детской больницы в Хьюстоне. Им удалось не просто поставить под сомнение стерильность плаценты, но и установить очаг «миграции» материнских микроорганизмов в данный эмбриональный орган. Группа исследователей под руководством Кьерсти Аагаард (Kjersti Aagaard) обнаружила, что составы бактериальной микрофлоры влагалища беременных женщин и кишечной микрофлоры рожденных ими детей совпадают не полностью. Данное наблюдение заставило предположить существование иного источника микроорганизмов [3].
Подозрение доктора Аагаард и ее коллег пало на плаценту. В ходе исследования они собрали образцы плацентарной ткани 320 здоровых женщин, выделили генетический материал и провели его метагеномный анализ с помощью методов секвенирования нового поколения (рис. 1).
Рисунок 1. Общий принцип секвенирования «нового» поколения. Секвенированием называется техника определения нуклеотидной последовательности ДНК и РНК для получения формального описания ее первичной структуры. Существенное отличие методов секвенирования нового поколения от более ранних — возможность «прочитать» единовременно сразу несколько участков генома. Подробнее об этих методиках секвенирования можно узнать из статей«454-секвенирование (высокопроизводительное пиросеквенирование ДНК)» [4] и «Код жизни: прочесть не значит понять» [5].
Рисунок 2. Ворсинки плаценты, через которые осуществляется обмен веществами между кровью ребёнка и кровью матери.Картинка: Micro Discovery / Corbis.
В итоге был выявлен уникальный плацентарный микробиом, представленный условно-патогенными бактериями пяти основных типов — Firmicutes,Tenericutes, Proteobacteria, Bacteroidetes и Fusobacteria.
Сравнение выявленного микробиома с «микробным убранством» кожи, влагалища, кишечника, дыхательных путей и полости рта показало его сходство с последним из них. Из возможных причин попадания микроорганизмов рта в кровоток или амниотическую жидкость, а затем и в плаценту (рис. 2), ученые назвали механические повреждения десен во время чистки зубов [6].
Опасные связи
Кроме того, Аагаард и ее коллеги обнаружили, что на состав плацентарной микробиоты не влияют ни вес беременной, ни способ разрешения от бремени. В то же время у женщин, родивших преждевременно, бактериальное сообщество, населяющее плаценту, оказалось отличным от такового при доношенной беременности. Кроме того, как установили исследователи, на состав плацентарной микрофлоры влияют перенесенные матерью до родов инфекционные заболевания — в первую очередь, инфекции мочевыводящих путей в первый триместр беременности.
Совокупность полученных данных, считают авторы, указывает на связь между составом плацентарной микробиоты и риском преждевременных родов [7]. Кроме того, сделанное открытие подтверждает прежде замеченную корреляцию между заболеваниями периодонта у матери и повышенным риском преждевременных родов, а также показывает важность хорошего состояния десен и зубов, причем не только во время вынашивания плода, но и накануне зачатия, так как плацента формируется на самых ранних этапах беременности.
В настоящее время, по материалам научного издания Nature, группа Аагаард изучает изменения, происходящие в составе бактериальных сообществ в период беременности с целью разработки методики выявления женщин, находящихся в зоне риска преждевременных родов, и способов профилактики этой патологии.
Примечание. Авторы работы, опубликованной в журнале Science Translational Medicine [3] — участники глобального проекта Национальных институтов здоровья (NIH) «Микробиом человека» (Human Microbiome Project), целью которого было охарактеризовать все микробы человеческого организма.
Литература
| ||
вторник, 2 декабря 2014 г.
Мигранты микромира: почему плацента стала домом для бактерий?
