Большинство штаммов E. coli вполне безобидны, но существуют и формы, которые могут вызывать тяжелые заболевания ЖКТ, сопровождающиеся спазмами желудка, рвотой и диареей. Они могут распространяться через загрязненную пищу и воду, при контакте с животным или инфицированным человеком. Другие штаммы могут вызывать инфекции мочевыводящих путей, респираторные заболевания и пневмонию.
Согласно докладу Центра по контролю и профилактике заболеваний (CDC), в США эти бактерии вызывают не менее 265 000 инфекций в год. За 36% этих инфекций отвечает штамм E.coli O157:H7, производящий шига-токсин, который может вызвать гемолитический уремический синдром, нередко приводящий к почечной недостаточности. Кишечная палочка O157 поражает людей всех возрастов, но особенно опасна она для детей. В настоящее время не существует специфического лекарства от этой инфекции. Антибиотики не годятся, поскольку могут спровоцировать бактерии выделять еще больше шига-токсина. В настоящее время предпринимаются попытки предотвращения инфекции за счет пребиотиков.
Уже более 100 лет врачи используют «хороший» штамм кишечной палочки под названием Nissle для профилактики и лечения инфекционной диареи. В 1917 году немецкий врач и исследователь Альфред Ниссль впервые выделил этот штамм из фекалий солдата во время Первой мировой войны. Доктор Ниссль обратил внимание, что, в отличие от однополчан, у мужчины не было диареи во время вспышки шигеллеза. Более века спустя этот штамм, названный в честь Ниссля, стал активным компонентом пробиотика под названием «Мутафлор», который врачи в Европе, Канаде и Австралии используют для лечения инфекционной диареи, хронических запоров и воспалительных заболеваний кишечника.
Исследования на мышах в 2009 году показали, что Nissle может также защитить людей от заражения ранее упомянутым O157. Тем не менее, исследователи обеспокоены тем, что безобидный для мышей, у людей этот штамм может стать условно патогенным. Поэтому успешные исследования на животных моделях не могут быть гарантом эффективности и безопасности Nissle для людей.
Для улучшения представления об эффектах Nissle в кишечнике человека, была разработана органотипическая культура кишечника из плюрипотентных стволовых клеток. Плюрипотентные стволовые клетки - это универсальные клетки-предшественники, которые при правильных условиях могут дифференцироваться в любую ткань организма. Полученная органотипическая культура содержит все основные типы клеток, входящих в состав слизистой оболочки кишечника человека. Большим достоинством такой культуры является ее трехмерное строение – как и в реальном кишечнике, клетки формируют просвет, покрытый однослойным эпителием.
При введении E. coli O157:H7 в просвет полученного «кишечника» бактерии за несколько часов полностью уничтожали эпителий. Родственный уропатогенный штамм CFT073 оказывал такой же эффект. Напротив, при введении Nissle в искусственный «кишечник» повреждений не наблюдалось. Что более важно, при введении патогенных штаммов в «кишечник», содержащий Nissle, патогены больше не могли повредить эпителий. Отмечено, что Nissle не убивал своих конкурентов, вместо этого он, судя по всему, стимулировал защитные функции кишечного эпителия. Полученные результаты были опубликованы «The Journal of the American Society for Microbiology».
Несомненно, органотипическая человеческая культура является более надежной моделью для оценки эффективности и безопасности пребиотиков, чем простые клеточные монокультуры и животные модели. Тем не менее, многообещающие результаты о способности штамма Nissle предотвращать кишечные инфекции не могут быть экстраполированы на лечение текущих инфекций E. coli O157:H7. Не исключено, что на фоне приема антибиотиков Nissle также может спровоцировать увеличение выработки шига-токсина.
