Новая оценка микробиоты слизистой оболочки кишечника
Многие заболевания человека причинно связаны с микробиотой кишечника, но в этой области все еще отсутствует механистическое понимание лежащих в основе сложных взаимодействий, поскольку существующие инструменты не могут одновременно количественно оценивать микробные сообщества и их родной контекст. Улучшение понимания взаимоотношений хозяина и микроба в кишечнике требует способности как визуализировать, так и количественно оценивать пространственную организацию микробных сообществ в их естественной ориентации с тканью хозяина.
Ученые разработали новый подход к очистке и сохранению тканей, который позволяет 3D визуализировать биогеографию интерфейса хозяин—микробиота. В рамках подхода они разработали систематическую процедуру количественной оценки трехмерной пространственной структуры нативной микробиоты слизистой оболочки в любом отделе кишечника с таксономическим и высоким пространственным разрешением. 3D-биогеографический анализ микробиоты проводился на слепых криптах мыши на разных этапах воздействия антибиотиков.
Отслеживая эубактерии и четыре доминирующих бактериальных таксона, ученые обнаружили, что колонизация крипт нативными бактериями является динамичным и пространственно организованным процессом. Лечение ципрофлоксацином резко снижало бактериальные нагрузки и устраняло Muribaculaceae или все Bacteroidetes полностью даже через 10 дней после выздоровления, когда общая бактериальная нагрузка возвращалась к преантибиотическим уровням.
Этот подход к количественной визуализации 3D показал, что бактериальная колонизация крипт организована в пространственном паттерне, который состоит из кластеров соседних колонизированных крипт, которые окружены незанятыми криптами, и что этот пространственный паттерн устойчив к элиминации Muribaculaceae или всех бактероидов ципрофлоксацином. Было также показано, что состав сообществ слепой кишки разнообразен и что лактобактерии были обнаружены ближе к просвету, чем Bacteroidetes, Ruminococcaceae и Lachnospiraceae, независимо от воздействия антибиотиков. Наконец, было обнаружено, что сообщества крипт со сходным таксономическим составом были физически ближе друг к другу, чем сообщества, которые были таксономически разными.
Таким образом, новый подход, объединенный ссеквенированием и мультиплексной маркировкой микробов, обеспечил ученых платформой, на которой можно обнаружить паттерны в пространственном распределении микробов. Эта платформа позволила количественно определить распределение бактерий в слизистой оболочке слепой кишки на различных стадиях воздействия антибиотиков. Такой подход может позволить исследователям сформулировать и проверить новые гипотезы о взаимодействии хозяин—микроб и микроб—микроб.
