Карты микробных сообществ на человеческом языке

«Из детального анализа структуры мы можем сделать выводы о принципах роста и организации сообщества. Бактерии на языке — это гораздо больше, чем просто случайная куча. Они больше похожи на орган нашего тела», — говорит старший автор Гэри Бориси из Института Форсайта и Гарвардской школы стоматологии.

Пероральный микробиом человека представляет собой сложную экосистему. Пространственная организация микробных сообществ во рту зависит от множества факторов, в том числе от температуры, влажности, слюнного кровотока, pH, кислорода и частоты нарушений, таких как истирание или гигиена полости рта. Кроме того, микробы влияют на своих соседей, выступая в качестве источников и поглотителей метаболитов, питательных веществ и ингибирующих молекул, таких как перекись водорода и антимикробные пептиды. Тем не менее, в области микробной экологии этому уделяется относительно мало внимания.

В новом исследовании ученые использовали метод под названием «Комбинаторная маркировка и спектральная визуализация — флуоресцентная гибридизация на месте», который был недавно разработан. Эта стратегия предусматривает особую маркировку конкретных типов микроорганизмов несколькими флуорофорами, что значительно расширяет число микробов, которые могут быть одновременно идентифицированы и локализованы в одном поле зрения.

«Наше исследование является новым, потому что никто раньше не мог смотреть на биопленку на языке таким образом, чтобы различать все различные бактерии, чтобы мы могли видеть, как они располагаются», — говорит ученый.

Исследователи использовали проанализированные данные, чтобы идентифицировать основные бактериальные таксоны, содержащиеся в небольших образцах, соскобленных с языков 21 здорового участника.

Метод визуализации руководствовался полученными данными и был нацелен на основные роды и отдельные виды, чтобы получить полное представление о структуре микробиома. Исследователи идентифицировали 17 бактериальных родов, которые были в изобилии на языке и присутствовали более чем у 80% людей.Образцы состояли из свободных бактерий, бактерий, связанных с эпителиальными клетками-хозяевами, и бактерий, организованных в консорциумы — структурно сложные, многослойные биопленки.

Консорциумы различались по форме, но обычно имели длину от десятков до сотен микрон и имели ядро ​​из эпителиальных клеток и четко определенный периметр. Языки всех людей, принявших участие в исследовании, имели консорциумы, состоящие из трех родов бактерий: Actinomyces , Rothia и Streptococcus.

Actinomyces часто появлялись около ядра, в то время как Rothia часто наблюдался крупными пятнами к внешней стороне консорциума. Наблюдался и стрептококк, образующий тонкую корку на внешней стороне консорциума.

«В совокупности результаты визуализации на уровне видов подтверждают и углубляют понимание специфики среды обитания ключевых бактерий и показывают ценность исследования микробиомов при высоком разрешении визуализации и идентификации», — заявляют ученые.

Данное исследование говорит о том, что небольшие выпуклости на поверхности человеческого языка структурированы, чтобы стимулировать рост бактерий, которые преобразуют нитрат слюны в нитрит — функция, не кодируемая геномом человека.

Фото: Steven Wilbert and Gary Borisy/ The Forsyth Institute