Ново изследване на учени от Северозападния университет (Northwestern Medicine), публикувано в списание Nature Communications, показва, че вещество, произвеждано при разграждането на хранителните фибри от чревните бактерии, може да остави трайна молекулярна следа върху клетките, обличащи червата. Този биологичен отпечатък насърчава имунния толеранс и помага за защитата срещу състояния, подобни на възпалителните заболявания на червата, дори след като излагането на метаболита е приключило.
Старши и съответстващ автор на проучването е д-р Индзи Цун (Yingzi Cong), професор по гастроентерология, микробиология, имунология и патология. Първи автор и също съответстващ автор е д-р Тянмин Ю (Tianming Yu), асистент по медицина в Катедрата по гастроентерология и хепатология. В екипа участват още д-р Уендзин Янг (Wenjing Yang), д-р Суся Яо (Suxia Yao) и д-р Парамбир Дулай (Parambir Dulai). Според изследователите резултатите подкрепят идеята, че полезните съединения, създадени от чревните микроби, могат ефективно да обучат чревната лигавица да поддържа имунен толеранс във времето.
Късоверижните мастни киселини, каквато е бутиратът, се образуват от чревните бактерии по време на ферментацията на хранителните фибри и отдавна са известни със своите противовъзпалителни ефекти. Голяма част от бутирата в червата обаче се абсорбира и метаболизира изключително бързо от чревните епителни клетки. Това ограничава количеството свободен бутират, което може директно да достигне до имунните клетки под тях. Поради тази причина научният екип проучва дали бутиратът действа именно чрез чревните епителни клетки, за да регулира чревния имунитет.
За да изследват процеса, научните работници са осигурили на мишки бутират чрез водата за пиене за определен период, след което са прекратили третирането. Две седмици след спирането на бутирата, CD4+ T-клетките на мишките все още са произвеждали повишени нива на IL-10 – важен противовъзпалителен цитокин, който контролира възпалението в червата. Третираните мишки са показали и по-висока устойчивост на химически индуциран колит, като са загубили по-малко тегло, имали са по-ниски нива на възпалителни маркери и по-леки увреждания на тъканите. Защитата е била пряко зависима от сигнализирането на IL-10.
Експериментите потвърждават, че този дълготраен ефект не се дължи на промени в самия чревен микробиом. При изследвания с мишки, лишени от микроорганизми (germ-free), бутиратът отново е създал устойчива имунорегулираща среда. Това показва, че той може да изгради трайна чревна защита, която не изисква непрекъсната стимулация от бактериите.
В лабораторна среда епителните клетки, изложени на бутират, са предизвикали силно увеличение на производството на IL-10 както при миши, така и при човешки Т-клетки. Кондиционираната среда от третираните епителни клетки е стимулирала образуването на IL-10-произвеждащи CD4+ T-клетки, което показва, че епителът отделя специфични имунорегулиращи фактори след контакт с бутират.
Чрез метаболомен анализ изследователите са идентифицирали съединението N1-ацетилспермидин като един от основните молекулярни преносители на този сигнал. На механично ниво е установено, че бутиратът действа върху чревните епителни клетки и индуцира устойчива транскрипционна и епигенетична активация на ензима Sat1, който участва в биосинтезата на ацетилполиамини. Това насърчава производството на N1-ацетилспермидин, който от своя страна стимулира CD4+ T-клетките да произвеждат IL-10.
Тези открития променят традиционното разбиране, че чревните епителни клетки са само кратковременна физическа бариера. Вместо това проучването показва, че те могат да запазят траен молекулярен запис на полезните сигнали от микробиома. По този начин полезните метаболити обучават епителните клетки да поддържат имунен толеранс за дълъг период от време.
Предстоят допълнителни изследвания, които да потвърдят дали същият механизъм функционира при хората и как се променя тази метаболитна пътека при пациенти с възпалителни заболявания на червата. Учените възнамеряват да идентифицират и други метаболити, които допринасят за този процес, което в бъдеще може да разкрие нови възможности за възстановяване на имунния толеранс в червата.
Източник: ScienceDaily / Northwestern Medicine
