У здоровых людей единственное, что отделяет слизистую оболочку кишечника человека от примерно 100 триллионов бактериальных клеток в желудочно-кишечном тракте, – это слой слизистой оболочки.
Но когда кишечные бактерии контактируют с клетками на поверхности кишечника, возникает воспаление, вызванное белками бактериальных клеток. Один особенно мощный белок поступает из похожих на штопор хвостов бактерий, которые продвигают микроорганизмы. Хотя некоторые из наиболее распространенных бактерий в кишечнике используют эти хвосты (жгутики) для движения вперед, в здоровом кишечнике очень низкий уровень белков, вызывающих воспаление (флагеллина). Это говорит о том, что должен существовать какой-то механизм контроля, чтобы ограничить их производство.
Исследование, проведенное Корнеллом, опубликовано в ноябре. 13 в журнале Cell Host and Microbe раскрывает сложную динамику между кишечными бактериями и иммунной системой, которая действительно контролирует белки флагеллина.
Исследование финансировалось Национальными институтами здравоохранения, Фондом Хартвелла, Фондом Арнольда и Мейбл Бекман и Фондом Люсиль и Дэвида Паккардов.
"Кишечник выкачивает от шести до 10 граммов антител в день, направленных против бактерий," сказала Рут Лей, доцент микробиологии и старший автор исследования. Тайлер Каллендер, аспирант лаборатории Лея, является первым автором статьи.
Антитела, вырабатываемые иммунной системой, прикрепляются к чужеродным веществам. В кишечнике антитела, называемые IgA, специально направлены против флагеллина. По словам Лей, антитела действуют как клей, создавая слизистый слой, отделяющий бактерии от кишечника.
Но, "бактерии, которые склеиваются, не тупые," сказал Лей. "Как только они чувствуют антитела – или что они пойманы в ловушку – они перестают производить жгутики, и это, вероятно, ограничивает то, как далеко они могут плавать" в липком слое, сказал Лей. Чем меньше белков флагеллина контактирует со слизистой оболочкой кишечника, тем меньше воспаление.
Исследователи изучали мышей, у которых отсутствовал рецептор TLR5 для обнаружения белков флагеллина. Без детектора эти мыши не могли продуцировать адекватное количество антител IgA в присутствии флагеллина. А без антител многие кишечные бактерии развили жгутики и заплыли против клеток кишечника.
Когда Лей и его коллеги удалили кишечные бактерии у этих мышей и добавили антитела в лаборатории, бактерии перестали производить жгутики. "Это сработало, чтобы обездвижить их," Лей сказал.
Следующим шагом исследователей является подтверждение того, что близость флагеллина к слизистой оболочке кишечника создает воспаление, которое вызывает нарушение обмена веществ. Действительно, у мышей без рецептора TLR5 развивается метаболический синдром, заболевание с набором условий, включая повышенное кровяное давление, высокий уровень сахара в крови, избыточный жир на талии и аномальный уровень холестерина, которые возникают вместе и повышают риск сердечных заболеваний, инсульта и других заболеваний. диабет. Лей и его коллеги ранее показали, что микробиота кишечника необходима мышам для развития этих симптомов, и необходимы дальнейшие исследования, чтобы показать, что бактериальное плавание является ключом к развитию болезни.