Многочисленные заболевания человека, включая воспалительные заболевания кишечника, диабет и расстройства аутистического спектра, были связаны с аномальными микробными сообществами кишечника или микробиомами, но открытый вопрос заключается в том, являются ли эти измененные микробиомы движущими силами болезни.
Новое исследование, проведенное в Университете Орегона под руководством научного сотрудника Анны Ролиг, было направлено на этот вопрос с помощью экспериментов на рыбках данио, чтобы выяснить, могут ли изменения численности определенных кишечных бактерий вызывать воспаление кишечника.
Исследование, опубликованное в феврале. 16 в PLOS Biology, использовала мутантный штамм рыбок данио, моделирующий болезнь Гиршпрунга человека, вызванную потерей кишечных нейронов, координирующих сокращения кишечника.
Так же, как у пациентов с болезнью Гиршпрунга, у которых иногда развивается воспалительное состояние, называемое энтероколитом, связанным с Гиршпрунгом, у подгруппы рыб развилось воспаление кишечника.
Исследователи успешно проследили, как изобилие кишечных бактерий влияет на воспаление. Рыбы с воспалением кишечника имели большее количество подмножества бактерий, которые оказывались провоспалительными, что они подтвердили, введя в рыбу одну из этих бактерий и обнаружив, что это увеличивает тяжесть симптомов заболевания.
Они также обнаружили подмножество бактерий, которые были истощены в воспаленном кишечнике, но присутствовали в рыбах-мутантах, которые остались здоровыми. Дозирование рыбы штаммом этих истощенных бактерий облегчило течение болезни. Наконец, они показали, что могут вылечить воспаление, трансплантируя нейроны кишечника здоровой рыбы больной рыбе.
Эти исследования демонстрируют, что воспалительные кишечные патологии, такие как энтероколит, связанный с Гиршпрунгом, или воспалительное заболевание кишечника, можно объяснить чрезмерным ростом определенных провоспалительных групп бактерий или потерей противовоспалительных бактерий, – сказала Джудит Эйзен, профессор биологии. и эксперт по кишечным нейронам у рыбок данио.
Исследование является результатом длительного сотрудничества Эйзена и Карен Гийемин, изучающих кишечные бактерии и воспаления.
"Когда мы начали эту работу, мало кто задумывался о том, как взаимодействуют нервная система и кишечные бактерии," сказал Эйзен, который является членом Института неврологии UO. "Наши исследования демонстрируют, насколько важно учитывать все взаимодействующие клетки органа, включая микробные клетки."
"Микробиомы человека могут быть очень разными из-за различий между окружающей средой, диетами и генетикой," сказал Гийемен, биолог и член Института молекулярной биологии UO. "Модель рыбок данио позволила нам контролировать эти переменные и посмотреть, как штаммы бактерий связаны с воспалением. На основе этих закономерностей мы могли бы показать, что движущими силами болезни могут быть очень немногие члены сложного микробного сообщества."
По словам Ролига, постдокторского исследователя из Института молекулярной биологии UO, идентификация бактерий, которые являются движущей силой и защищают от болезней, является первым шагом к разработке микробных вмешательств и методов лечения.
"Тот факт, что мы могли облегчить воспаление, добавив обратно один ключевой штамм бактерий, предполагает, что он может быть полезен в качестве пробиотика при воспалительных заболеваниях," – сказал Ролиг, который вместе с Эйзеном является ученым в Центре системной биологии Национального института микробной экологии и теории животных Национального института здравоохранения, известном как Центр МЕТА, который возглавляет Гийемен.
Следующие шаги исследовательской группы – использовать то, что они узнали из этой модели воспаления кишечника у рыбок данио, для разработки лучших пробиотиков для лечения воспаления кишечника.