В новом исследовании, опубликованном в журнале Journal of Extracellular Vesicles, ученые из Франкфуртского университета им. Гете (Goethe University Frankfurt am Main) обнаружили, как устанавливается связь между микробиомом кишечника и организмом.
Актуальность исследования
Бактерии в кишечнике упаковывают широкий спектр своих биомолекул в маленькие капсулы. Капсулы транспортируются через кровоток к различным органам и даже поглощаются и обрабатываются нервными клетками головного мозга. В организме человека бактерии находятся в большом количестве. По некоторым оценкам, на каждую клетку человека приходится 1.3 бактериальных клеток. Соответственно, комменсальные бактерии превосходят по своему генетическому разнообразию организм человека. В микробиоме кишечника содержится в 150 раз больше генов, чем в организме в целом.
Результаты научной работы
Продукты метаболизма кишечных бактерий по-разному влияют на организм человека: например, они тренируют иммунные клетки и способствуют их созреванию, контролируют метаболические процессы в организме и частоту появления новых клеток слизистой оболочки кишечника. Весьма вероятно, что изменения в составе микробиома способствуют развитию и течению заболеваний, например, неврологических расстройств или рака. Бактериальные метаболиты действуют на клетки слизистой оболочки кишечника путем прямого контакта. Однако, как бактериальные метаболиты попадают в периферические органы, такие как печень, почки или мозг, до сих пор еще не было выяснено. Предполагалось, что небольшие капсулы (мембранные везикулы), высвобождаемые бактериями в окружающую среду во время нормального роста или в качестве реакции на стресс и заполненные бактериальными липидами, белками или также наследственными молекулами РНК, были средством транспорта.
Исследователи колонизировали кишечник мышей бактериями E. coli, которые продуцировали определенный тип генных ножниц (Cre), и выпустили их в окружающую среду через везикулы. Клетки мышей содержали ген красного флуоресцентного белка, который мог быть активирован ножницами для гена Cre (система Cre/LoxP).
Результаты показывают, что при последующем исследовании ткани мыши бактериальные везикулы были абсорбированы отдельными клетками кишечника, печени, селезенки, сердца и почек, а также иммунными клетками. Следовательно, функциональный Cre, содержащийся в везикулах, может проникать в клетки и приводить к экспрессии красного флуоресцентного белка. Даже отдельные нервные клетки в мозгу светились красным. Ученые обнаружили, что везикулы бактерий также могут преодолевать гематоэнцефалический барьер и таким образом проникать в мозг, который в остальном более или менее герметично закрыт. Результаты исследования показывают, что биоактивные бактериальные вещества поглощались стволовыми клетками.
Практическая значимость работы
Бактериальные везикулы чрезвычайно интересны как новый метод доставки лекарственных веществ или в качестве биомаркеров, указывающих на патологическое изменение микробиома.
Авторы другого исследования утверждают, что социальный статус может зависеть от микробиома кишечника.
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики АО «СЗМЦ» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей
E-mail для связи – [email protected];
