Кишечные бактерии оказались в центре внимания научных исследований, а их сложная роль в нашем метаболизме, питании и общем состоянии здоровья оказалась в центре внимания. Новое исследование Израильского технологического института Технион сделало открытие, которое может привести к лучшему пониманию и лечению воспалительных заболеваний кишечника (ВЗК), таких как колит и болезнь Крона. Исследование опубликовано в журнале Cell Host & Microbe .
За миллионы лет совместной эволюции с человеком кишечные бактерии стали незаменимыми для правильного функционирования нашей иммунной системы. Кишечник — это постоянно меняющийся орган, претерпевающий структурные, механические и химические изменения. Кишечные бактерии должны адаптироваться к этой динамичной среде.
Основным механизмом, обеспечивающим такую динамическую адаптацию, является их способность претерпевать быстрые геномные изменения благодаря признаку, известному как пластичность – аспект, который профессор Наама Гева-Заторски и ее команда на медицинском факультете Рут и Брюса Раппапорт исследовали вместе со своими сотрудники.
Исследование было сосредоточено на видах отряда Bacteroidales, одних из наиболее распространенных видов в микробиоме кишечника человека. Анализируя более 2000 здоровых и больных людей и проводя доклинические исследования на моделях мышей, ученые Техниона выявили четкие закономерности инверсий ДНК в норме и заболевании. Эти обратимые инверсии ДНК меняют ориентацию ключевых сегментов генов, включая и выключая производство молекул.
Интересно, что у Bacteroides fragilis инверсия ДНК отключила выработку полисахарида А — молекулы, покрывающей бактерии, которая благотворно индуцирует регуляторные Т-клетки — специализированный тип иммунных клеток, который подавляет чрезмерное воспаление и поддерживает гомеостаз кишечника.
Вероятный виновник? Бактериофаги или вирусы, поражающие бактерии. Дальнейшее исследование образцов фекалий пациентов с ВЗК выявило поразительную картину: промотор ПСА находился преимущественно в выключенном состоянии, что коррелировало с повышенными уровнями бактериофагов, связанных с B. fragilis. Последующие эксперименты на стерильных мышах, колонизированных B. fragilis в присутствии бактериофагов, выявили значительное увеличение количества B. fragilis в выключенном состоянии и заметное снижение популяции Treg-клеток.
Примечательно, что результаты показывают гениальную стратегию адаптации, используемую кишечными микробами, позволяющую им динамически перепрограммировать экспрессию генов в зависимости от местных условий, таких как воспаление или вирусные атаки. Однако это биологическое изменение формы может усугубить заболевание, нанеся вред выработке таких молекул, как ПСА, которые регулируют иммунную систему и ослабляют воспаление кишечника.
«Это исследование дает критическое представление о сложных взаимодействиях между кишечными бактериями и иммунной системой при воспалительных заболеваниях кишечника. Наше объяснение состоит в том, что та же самая геномная гибкость, которая была развита в ходе эволюции, обеспечивает бактериям функциональную пластичность, тем самым помогая им адаптироваться к кишечной среде. болезнь», — прокомментировал профессор Гева-Заторски. «Это открывает двери для целенаправленных вмешательств, направленных на восстановление баланса микробиоты кишечника у пациентов с воспалительными заболеваниями кишечника».
В исследовательскую группу этого исследования входили Шакед Карассо, Раван Заатри, Хайтам Хаджо, Дана Кадош-Карити и доктор Таль Гефен, оно проводилось в сотрудничестве с учеными из США, Испании и Израиля: доктором Майклом Койном, профессором. Лори Комсток, профессор Хуан Жоффр, доктор Джеффри Кейт, выпускник Техниона доктор Итай Шарон из Научно-исследовательского института Мигаль Галилеи, а также профессор Иегуда Чауэрс и доктор Сигал Прессман из Медицинского центра Рамбам.
