Сальмонеллез, вызываемый бактериями Salmonella, — одна из самых частых кишечных болезней. Только в США ей ежегодно заражаются 1,2 млн человек, в основном через пищу. Бактерии вызывают диарею, лихорадку и судороги. Большинство заболевших восстанавливаются через 4-7 дней, однако некоторым требуется госпитализация.

В отдельных тяжелых случаях салльмонеллез приводит к летальному исходу. По статистике, ежегодно он уносит жизни 450 американцев, отмечает Science Daily.

Ученые долго не могли понять, почему люди так по-разному переживают воздействие бактерий. Предполагалось, что причина заключается в генетических различиях. Чтобы проверить гипотезу, исследователи годами изучали различные генетические линии мышей в поисках таких генов.

Однако работа стэнфордских исследователей доказала, что дело не в мышиных или человеческих генах, а в составе их кишечной микрофлоры. Ученые подтвердили это с помощью экспериментов с двумя линиями грызунов, известными разной устойчивостью к сальмонеллезу.

Мыши, восприимчивые к заражению, получили курс антибиотиков, убивших их естественную микрофлору. Затем им внедрили фекальные трансплантаты от устойчивых к инфекции мышей. Вместе с донорскими кишечными бактериями грызуны получили повышенный иммунитет к сальмонеллезу.

Кишечный микробиом — очень сложная экосистема, поэтому обнаружить, какие именно бактерии ответственны за положительный эффект, оказалось непросто. Ученым пришлось применить для этого машинное обучение.

Оказалось, что защиту от сальмонелл обеспечивают бактерии рода Bacteroides, производящие ряд короткоцепочечных жирных кислот.

Концентрация одной из них, пропионата, была в три раза выше у грызунов, устойчивых к инфекции. В отличие от других жирных кислот, пропионат не стимулирует иммунную систему, но воздействует на сальмонелл непосредственно. Вещество резко снижает внутриклеточную кислотность бактерий, затормаживая их рост и размножение.

В ходе дальнейших исследований ученые намерены определить молекулярный механизм работы пропионата. Кроме того, они планируют протестировать другие метаболиты кишечных бактерий на предмет веществ, способных бороться с инфекциями.

У исследования также есть очевидные практические применения. Сегодня тяжелые случаи сальмонеллеза лечат антибиотиками, но эта стратегия убивает и симбиотические микроорганизмы, а в долгосрочной перспективе формирует у бактерий резистентность. Применение пропионата лишено этих побочных эффектов.

В некоторых случаях болезни, против которых у врачей есть проверенные средства, упорно сопротивляются лечению. Например, ряд штаммов туберкулеза выработал устойчивость к антибиотикам. Чтобы вовремя предпринять меры по лечению пациента, нужно заранее выявить резистентных бактерий. Благодаря новому тесту с использованием нанороботов это можно сделать всего за несколько часов.