Mateřské mléko, komplexní a neustále se měnící směs látek, pomáhá chránit děti před bakteriálními infekcemi a zároveň pomáhá osidlovat a budovat komunity střevních bakterií. V minulosti se vědci soustředili převážně na výzkum proteinů jako zdrojů antimikrobiálních vlastností mateřského mléka. Nicméně, interdisciplinární tým chemiků a lékařů z Vanderbiltské Univerzity v Tennessee zjistil, že některé cukry v mateřském mléce nejen, že mají antimikrobiální vlastnosti samy o sobě, ale také podporují účinnost přítomných antimikrobiálních proteinů.
Copak vlastně ti vědci dělali?
Primární motivací studie byl rostoucí problém bakteriální rezistence na antibiotika, jenž vede podle odhadů Centra pro kontrolu a prevenci nemocí z roku 2017 ke 23.000 smrtí ročně. Autoři studie tak začali hledat jinou metodu boje proti bakteriálním infekcím. Inspiraci hledali u jedné konkrétní bakterie – streptokoka skupiny B, hlavní světové příčiny infekcí novorozenců. Zajímalo je, zda jeho běžný hostitel (těhotná žena) produkuje látky, které jej mohou oslabit nebo zabít. Namísto hledání proteinů mateřského mléka s antimikrobiálními vlastnostmi se vědci zaměřili na cukry, látky mnohem obtížněji studovatelné.
Vědci sesbírali cukry mateřského mléka (tzv. oligosacharidy) od různých dárkyň a vytvořili jejich profil pomocí techniky hmotnostní spektrometrie, která dokáže identifikovat tisíce biomolekul současně. Získané cukry následně přidali k bakteriálním kulturám a výsledky pozorovali pod mikroskopem. Zjistili, že nejen že jsou některé oligosacharidy schopny zabíjet bakterie přímo, ale jsou schopny i fyzicky zničit biofilmy, které bakterie vytvářejí, aby se chránily.
ACS Infect. Dis. 2017, 3, 8, 595-605.
V pilotní studii autoři zaznamenali, že jsou cukry z 1 z 5 sesbíraných vzorků schopny zabít skoro celou streptokokovou kolonii. V dalším vzorku byly cukry středně účinné, zatímco ve zbylých třech byl stupeň jejich aktivity nižší. V následující studii testovali autoři více než 20 dalších vzorků. Podařilo se jim zjistit, že cukry dokážou
- zničit biofilmy a zabít bakterie,
- zničit biofilmy a nezabít bakterie,
- případně zabít bakterie bez porušení biofilmu.
Zdá se, že cukry fungují ve dvou „úderech“ jdoucích rychle po sobě: nejdříve senzibilizují cílovou bakterii a potom ji zabijí.
A co to tedy znamená?
Výsledky výzkumu jsou unikátní, protože vůbec poprvé ukazují všeobecnou antimikrobiální aktivitu části cukrů v lidském mateřském mléce. Jednou z neuvěřitelných vlastností těchto složek je, že jsou netoxické – na rozdíl od většiny antibiotik.
Přidáním cukrů mateřského mléka a antimikrobiálních peptidů z lidských slin k streptokokovým kulturám ukázali vědci, že schopnost cukrů rozrušit biofilmy může také podpořit efektivitu dalších antimikrobiálních látek obsažených v mateřském mléce. V následných studiích ukázal stejný tým vědců, že antimikrobiální aktivita cukrů mateřského mléka se vztahuje na množství dalších infekčních bakterií, včetně 2 ze 6 „ESKAPE“ patogenů, které jsou hlavní celosvětovou příčinou nemocničních infekcí.
Autoři se nyní snaží identifikovat specifické typy cukerných molekul zodpovědných za antibakteriální účinky, které byly ve studii popsány.
Pozn.: ESKAPE je akronymum značící bakteriální patogeny běžně spojené s antimikrobiální rezistencí. Patří mezi ně: Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa, Enterobacter
Reference
Dorothy L. Ackerman, Ryan S. Doster, Jörn-Hendrik Weitkamp, David M. Aronoff, Jennifer A. Gaddy, Steven D. Townsend. Human Milk Oligosaccharides Exhibit Antimicrobial and Antibiofilm Properties against Group B Streptococcus. ACS Infectious Diseases, 2017; 3 (8): 595 DOI: 10.1021/acsinfecdis.7b00064
