Исследование, проведенное учеными Юго-Западного медицинского центра UT, выявило ключевые молекулярные пути, лежащие в основе нарушения тонкого баланса бактерий в кишечнике во время эпизодов воспалительного заболевания.
«Более глубокое понимание этих путей может помочь в разработке новых стратегий профилактики и лечения таких состояний, как воспалительное заболевание кишечника (ВЗК), некоторые желудочно-кишечные инфекции и рак прямой кишки», - сказал д-р Себастьян Винтер, доцент кафедры микробиологии. и В. У. Карут-младший, ученый в области биомедицинских исследований Юго-западного университета штата Юта, руководивший исследованием.
Более 1 миллиона человек в США страдают ВЗК, хроническим пожизненным воспалительным заболеванием кишечника, от которого нет лечения или средств профилактики.
Выводы, опубликованные сегодня в Интернете в журнале Cell Host & Microbe, объясняют критический механизм изменений в кишечнике во время воспаления кишечника, вопрос, который ранее был неясен ученым.
«Мы обнаружили, что воспаление кишечника коррелирует с изменением питательных веществ, доступных бактериям», - говорит Элизабет Хьюз, аспирант Зимней лаборатории и соавтор исследования.
Кишечник здорового человека кишит микробами, причем бактериальные клетки превосходят по численности другие клетки в организме в соотношении 10 к 1. На протяжении большей части жизни человека эти микробные сообщества, или микробиота, облегчают пищеварение, защищают от инфекций и организуют развитие здоровой иммунной системы.
Во время эпизодов воспаления кишечника, которое может возникать при ВЗК, желудочно-кишечных инфекциях и раке, состав этих кишечных микробных сообществ радикально нарушается.
«Количество полезных бактерий начинает сокращаться по мере того, как процветают менее полезные или даже вредные бактерии», - сказала г-жа Хьюз. «Считается, что этот дисбаланс микробиоты усугубляет воспаление».
Здоровый кишечник лишен кислорода. Полезные бактерии, живущие там, хорошо приспособлены к среде с низким содержанием кислорода и расщепляют клетчатку в процессе ферментации. В отличие от этих полезных бактерий, потенциально опасные кишечные палочки лучше растут в среде с высоким содержанием кислорода.
«Воспаление изменяет окружающую среду так, что она больше не идеальна для комменсальных анаэробов, но идеальна для условно-патогенной кишечной палочки, которая в основном ждет «несчастного случая», такого как воспаление», - объяснил доктор Винтер.
Увеличенная доступность кислорода во время воспаления помогает кишечной палочке процветать в воспаленном кишечнике посредством метаболического «трюка», сказала г-жа Хьюз.
"Благодаря дыханию обильные отходы жизнедеятельности полезных микробов могут быть "переработаны" комменсальной кишечной палочкой, которая плохо растет на клетчатке, и превращены в ценные питательные вещества, тем самым подпитывая потенциально вредное цветение популяция кишечной палочки», - объяснила она.
Узнав больше о факторах, стоящих за изменениями в бактериальном составе кишечника, связанными с заболеванием, вы получите представление о целях лечения и диагностических ресурсах. Это понимание может привести к более эффективному лечению ВЗК и колоректального рака, связанного с воспалением. Новые лекарства могут, например, ингибировать именно эту метаболическую функцию E. coli.
«Если мы вмешиваемся в производство продуктов жизнедеятельности полезными комменсальными бактериями, то мы препятствуем их метаболизму, из-за чего они растут медленнее и выбрасывают всю экосистему», - д-р.- сказала Зима. «Наиболее эффективной стратегией может быть подавление уникального метаболизма комменсальной кишечной палочки, чтобы избежать цветения и негативных последствий».
Доктор. Винтер и его исследовательская группа продолжают изучать эти механизмы.