Китайские ученые выяснили, что биопленка лактобациллы Lactobacillus casei, нанесенная на титановый имплантат, блокирует распространение вредоносных бактерий и стимулирует рост кости на границе заживления.
Кадр из фильма «Окно во двор»
Когда человек ломает кость, в некоторых случаях в отломки вставляют титановые имплантаты, чтобы ускорить заживление, ими же могут заменять фрагменты кости. Иногда имплантаты создают условия для размножения вредоносных бактерий, особенно метициллинрезистентного золотистого стафилококка (MRSA) — это может привести к инфекции и воспалению.
Группа китайских ученых предположила, что вышеперечисленных проблем можно избежать, если покрыть имплантаты антибактериальным составом. Чтобы проверить гипотезу, они использовали биопленку Lactobacillus casei. Ранние исследования показали, что L. сasei, встречающиеся в организме человека, а также в кисломолочных продуктах (например, сырах и йогуртах), способны убивать бактерии в живых организмах, однако их никогда не применяли в лечении переломов.
Для эксперимента, описанного в журнале Science Advances, ученые использовали подопытных крыс: животным сломали голени, а затем восстановили их с помощью костных имплантатов. Одну часть имплантатов оставили без изменений. Другую же предварительно подвергали щелочной термообработке в течение трех дней, а затем покрыли биопленкой L. casei, имеющей антибактериальный эффект.
Далее команда наблюдала за состоянием грызунов на протяжении четырех недель. Биологи обнаружили, что крысы, у которых стояли имплантаты с антибактериальным покрытием, восстанавливались быстрее: увеличение объема костной ткани составило 27% против 16% у животных с обычными имплантатами. Анализ показал, что полисахариды в биопленке L. casei улучшают остеоинтеграцию имплантата, заставляя макрофаги выделять больше остеогенных цитокинов, например онкостатина М.
После этого ученые повторили эксперимент, однако к имплантатам добавили биопленку из бактерий MRSA. Через 12 часов они обнаружили, что биопленка L. casei уничтожает 99,98% патогенов за счет производства молочной кислоты и бактериоцина.
Авторы исследования показали, что использование пробиотиков ускоряет заживление переломов и защищает крыс от инфекций. По словам ученых, осталось проверить безопасность и эффективность этого метода на человеке — и его можно будет использовать в клиниках. Кроме того, биопленку L. casei в будущем хотят применить для восстановления хрящей, кожи, кровеносных сосудов и так далее, а также во время иммунотерапии при различных заболеваниях.
