Mūsų nosyse gyvena įvairios bakterijos. Kai kurie, pavyzdžiui, Staphylococcus aureus ar Streptococcus pneumoniae, gali sukelti rimtų infekcijų, ypač kai bakterijos tampa atsparios antibiotikams. Kitos bakterijos, pavyzdžiui, mažiau žinomas Dolosigranulum pigrum, dažnai randamos sveikose nosyse ir gali padėti apsaugoti nuo blogųjų bakterijų.
Siekdami geriau suprasti, kaip skirtingos bakterijos sąveikauja su žmogaus nosies gleivine, Baylor College of Medicine mokslininkai neseniai panaudojo miniatiūrinį žmogaus nosies modelį, kad ištirtų, kaip bakterijos gali gyventi nosies kanaluose.
„Dirbome su žmogaus nosies organoidais (HNO) – laboratorijoje išaugintu ląstelių sluoksniu, panašiu į tą, kuris dengia mūsų nosies vidų, o tai yra pirmasis nosies bakterijų ir mūsų kontakto taškas“, – sakė atitinkama autorė dr. Katherine P. Lemon, Baylor vaikų infekcinių ligų ir molekulinės virusologijos bei mikrobiologijos docentė.
„Žmonių ląstelės, dengiančios nosies vidų, epitelį, yra veikiamos oro iš vienos pusės, o kraujotakos sistema – iš priešingos pusės. Mūsų HNO kultūros, pagamintos Baylor's 3D Organoid Core, imituoja šią situaciją.”
Šerdies tyrėjai nuima epitelį, tamponu iš žmogaus nosies ir augindami ląsteles laboratorijoje. Kai kurios iš šių ląstelių išliks neribotą laiką, todėl jas bus galima saugoti ir tapti ilgalaikiu ištekliu. Tada šerdis kai kuriuos iš jų augina audinių kultūros plokštelėse, kuriose yra oro ir skysčio sąsaja, kur viršutinė epitelio pusė yra veikiama oro, o apatinė dalis yra apibarstoma skysčiu, kuris aprūpina ląsteles maistinėmis medžiagomis.
Palyginti su kitais laboratoriniais modeliais, tokiais kaip vėžio ląstelių linijos arba gyvūnų modeliai, HNO turi keletą privalumų. Jie labai primena tikrą žmogaus nosies audinį, gali būti naudojami keliems eksperimentams per metus ir atspindi žmonių donorų genetinę įvairovę.
Naudodami šį modelį, pirmieji autoriai Andrea I. Boyd ir Leah A. Kafer, citrinų laboratorijos absolventai, ir jų kolegos ištyrė, kaip skirtingų tipų bakterijos – S. aureus, S. pneumoniae ir D. pigrum – nepriklausomai kolonizuoja nosies epitelio ląsteles ir kaip šios ląstelės reaguoja į bakterijas.
Tyrėjai praneša mSphere kad visos trys bakterijos sugebėjo kolonizuoti HNO nepadarydami didelės žalos. Jie liko gleivių sluoksnyje ir nepateko į ląsteles. Tai svarbu, nes kolonizacija – gyvenimas paviršiuje – skiriasi nuo infekcijos – audinių įsiveržimo ir pažeidimo. HNO gerai toleravo bakterijas, rodydami tik minimalius ląstelių streso požymius.
„Trys bakterijos kolonizavosi ir sukėlė skirtingus imuninius atsakus nosies ląstelėse”, – sakė Lemonas.
Pavyzdžiui, S. aureus sukėlė stiprią reakciją, paskatindama nosies epitelio ląsteles gaminti interleukiną-1 – citokiną arba molekulę, kuri signalizuoja organizmui reaguoti į tokias grėsmes kaip žalingi mikrobai su imuniniu atsaku. S. pneumoniae padidino kito citokino CXCL11, kuris taip pat dalyvauja imuniniuose atsakuose, kiekį. Tai rodo, kad net ir nesukeldamos žalos kolonizuojančios bakterijos vis tiek gali stimuliuoti imuninę sistemą.
Kita vertus, D. pigrum, naudingoji bakterija, sumažino citokino, vadinamo CXCL10, gamybą. Ši molekulė dalyvauja uždegimuose ir imuniniuose atsakuose. Mažesnis CXCL10 kiekis gali padėti sumažinti žalingą uždegimą, o tai rodo, kad D. pigrum gali turėti apsauginį poveikį. Visos trys bakterijos, gyvos ar negyvos, padidino tam tikrų citokinų, tokių kaip G-CSF ir CCL20, gamybą. Šios molekulės padeda į kolonizacijos vietą įdarbinti imunines ląsteles, tokias kaip neutrofilai ir limfocitai.
„Kai žmonės manęs klausia: „Ką tu dirbi? Paprastai atsakau: „Tiruoju, kaip gerosios bakterijos gali sulaikyti blogąsias bakterijas nuo žmonių nosies“. HNO modelis siūlo naują būdą išsamiai ištirti šias bakterijų sąveikas vaikams ir suaugusiems. Jis gali būti naudojamas norint patikrinti, kaip elgiasi skirtingos bakterijų padermės, kaip sąveikauja kelios rūšys ir kaip nosies mikrobų bendruomenė, mikrobiota, veikia tokias ligas kaip lėtinis sinusitas ar kvėpavimo takų infekcijos“, – sakė Lemonas.