Исследователи из Центра интегративных медицинских наук (IMS) RIKEN обнаружили, что ацетат, основной метаболит, вырабатываемый некоторыми кишечными бактериями, участвует в регулировании других кишечных бактерий. В частности, эксперименты показали, что ацетат может вызывать иммунный ответ против потенциально вредных бактерий. Результаты, опубликованные в научном журнале Nature, приведут к разработке новых способов регулирования баланса кишечных бактерий.
Вы можете быть удивлены, узнав, что в нашем кишечнике живет 40 триллионов важных бактерий. Они помогают нам оставаться здоровыми, производя необходимые питательные вещества и устраняя чужеродные патогены. С другой стороны, эти комменсальные бактерии могут нанести вред вашему здоровью, если они вышли из-под контроля. Поэтому понимание того, как организм регулирует баланс кишечных бактерий, является важным вопросом для сохранения здоровья.
Иммуноглобулин А (IgA) – это антитело, которое в наибольшей степени вырабатывается в организме человека, в основном секретируется слизистыми оболочками кишечного тракта. Считается, что IgA регулирует рост, колонизацию и функцию кишечных бактерий, связываясь с ними. Однако до сих пор мы не знали, что может вызвать реакцию IgA на бактерии в динамически изменяющейся среде кишечника.
Кишечные бактерии помогают нам расщеплять то, что мы едим, на более мелкие части, называемые метаболитами. Недавние исследования показывают, что эти метаболиты оказывают значительное влияние на иммунную функцию в кишечном тракте. В частности, известно, что короткоцепочечные жирные кислоты (SCFA), основной метаболит кишечных бактерий, участвуют в создании и регулировании функции иммунных клеток. Считается, что они увеличивают выработку IgA, но до сих пор никто не знал, что может вызвать такое поведение.
Исследовательская группа под руководством Хироши Оно из RIKEN IMS кормила мышей пищей, которая может специфически увеличивать SCFAs локально в толстой кишке. Анализ мышей показал, что ацетат, тип SCFA, увеличивает как количество IgA-продуцирующих клеток, так и количество IgA, а также регулирует, сколько IgA связано с каждой кишечной бактерией. "SCFAs, включая ацетат, легко всасываются в желудке и проксимальном отделе тонкого кишечника, поэтому было трудно исследовать эффекты перорально вводимых SCFA в дистальном отделе кишечника, таком как толстая кишка, где собственные уровни SCFA высоки," говорит Оно. "Наши сотрудники разработали метод, который может эффективно доставлять метаболиты в дистальный отдел кишечника, что позволило нам проанализировать влияние SCFAs на иммунную систему там." Другие SCFAs, такие как пропионовая кислота или масляная кислота, не влияют на IgA.
Исследователи также обнаружили, что тип бактерий, с которыми связывается IgA, зависит от того, присутствует ли ацетат или нет. Обычно IgA связывается в основном с обычными симбиотическими бактериями, но у мышей, получавших ацетат, он имел тенденцию связываться с потенциально опасными бактериями, такими как E. кишечная палочка. Более подробный анализ показал, что когда ацетат приводит к выработке IgA в толстой кишке, IgA связывается с этими потенциально опасными бактериями и предотвращает их оседание и вторжение в слой слизи.
Эти выводы были несколько неожиданными. "Сначала мы думали, что ацетат просто увеличивает IgA одинаково против всех комменсальных бактерий," объясняет Оно. "Было довольно удивительно видеть, что он преимущественно увеличивает выработку IgA против определенных микробов за счет сотрудничества с другими иммунными клетками." Фактически, эксперименты показали, что ацетат увеличивает выработку IgA только тогда, когда присутствуют потенциально вредные бактерии.
В целом, это исследование показало, что ацетат, продуцируемый бактериями, может изменить баланс IgA в кишечнике. Процесс включает увеличение выработки IgA вместе с бактериальными компонентами. Увеличивая выработку IgA, особенно IgA, который атакует потенциально вредные бактерии, ацетат может изменить бактериальный состав кишечника.
"Накапливающиеся данные свидетельствуют об участии микробиоты кишечника во многих заболеваниях человека. IgA – один из наиболее эффективных способов контроля микробиоты, и поэтому мы считаем, что наши результаты являются основой этого регуляторного механизма. Поскольку функции метаболитов остаются в значительной степени неизвестными, мы продолжим уделять внимание взаимодействиям между хозяином и микробом через эти небольшие молекулы, чтобы выявить, как они влияют на патофизиологию человека," говорит Оно.