Биология

Показано, как на языке человека образуются бактериальные сообщества

Michael Ortiz

Используя недавно разработанный метод флуоресцентной визуализации CLASI-FISH, исследователи из США смогли получить карты микробных сообществ на языке человека с высоким разрешением. Свою статью авторы опубликовали в журнале Cell Reports.

Микробиом полости рта человека — это сложная экосистема. На пространственную организацию микробных сообществ в полости рта влияют различные факторы, в том числе температура, влажность, характеристики слюны, рН, концентрация кислорода и так далее. Кроме того, микробы могут влиять на своих соседей, действуя в качестве источников и поглотителей метаболитов, питательных веществ и других соединений, таких как перекись водорода и антимикробные пептиды. Бактерии также могут физически вытеснять друг друга из желаемых мест обитания, но на их поверхности есть специальные участки, которые позволяют «прилипать» к другим микробам.

Однако процесс образования микробных сообществ остается не до конца выясненным. Теперь, чтобы получить лучшую картину распределения микроорганизмов в полости рта человека, команда американских исследователей воспользовалась новым методом под названием CLASI-FISH (Combinatorial Labeling and Spectral Imaging — Fluorescence in situ Hybridization, «Комбинаторная маркировка и спектральная визуализация — флуоресцентная гибридизация in situ»). Эта стратегия предусматривает введение в один микроорганизм несколько флуорофоров, что значительно расширяет число различных видов микробов, которые можно одновременно идентифицировать и локализовать в одном поле зрения.

В ходе работы исследователи собрали образцы с языков 21 здорового участника и провели их анализ с помощью нового метода. Сначала они изучили содержание основных бактериальных токсинов в этих образцах, чтобы понять, какие роды и конкретные виды микробов там можно обнаружить. Исследователи выявили 17 родов бактерий, которые были в изобилии на языке и присутствовали более чем у 80% человек. Образцы состояли из свободных бактерий, микроорганизмов, связанных с эпителиальными клетками хозяина, и бактерий, организованных в консорции — сложные, многослойные биопленки.

Бактериальная биопленка, снятая с языка человека и визуализированная с помощью CLASI-FISH

Steven Wilbert/Gary Borisy/The Forsyth Institute

В структуре консорций ученые обнаружили неоднородность — они состояли из пространственно локализованных доменов, в которых доминировал один таксон. Хотя они различались по форме, обычно такие пленки были длиной от десятков до сотен микрон, имели ядро из эпителиальных клеток и четко очерченный периметр. Языки всех испытуемых имели консорции, состоящие из трех родов: Actinomyces, Rothia и Streptococcus . Актиномицеты часто появлялись вблизи ядра, в то время как Rothia часто наблюдалась в виде крупных пятен возле внешней части консорции. Стрептококк же образовывал тонкую корочку на внешней поверхности консорций, а также прожилки или пятна в их внутренней части.

В совокупности полученные учеными результаты иллюстрируют создание структурированных микробных сообществ на человеческих языках. Согласно исследователям, бактериальные клетки прикрепляются к эпителию поверхности языка поодиночке или небольшими скоплениями. Во время роста популяции различные таксоны давят друг на друга и быстрее размножаются в микроокружении, которое поддерживает их физиологические потребности. Этот дифференциальный рост приводит к организации мозаики, наблюдаемой в более крупных, более зрелых структурах.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.