Исследование выявило «ахиллесову пяту» бактерий, связанных с болезнью Крона
По словам исследователей Weill Cornell Medicine и NewYork-Presbyterian, открытие «ахиллесовой пяты» у кишечных бактерий, вызывающих воспаление кишечника у пациентов с болезнью Крона, может привести к более целенаправленным методам лечения трудноизлечимых заболеваний.
В исследовании, опубликованном 3 февраля в журнале Cell Host and Microbe , исследователи показали, что у пациентов с болезнью Крона наблюдается избыток кишечных бактерий, называемых адгезивно-инвазивной кишечной палочкой (AIEC), которые вызывают воспаление в кишечнике. Их эксперименты показали, что метаболит, производимый бактериями, взаимодействует с клетками иммунной системы в слизистой оболочке кишечника, вызывая воспаление. Вмешательство в этот процесс путем уменьшения количества пищи для бактерий или устранения ключевого фермента в процессе облегчило воспаление кишечника на мышиной модели болезни Крона.
«Исследование выявляет терапевтически уязвимое место у бактерий», - сказал старший автор доктор Рэнди Лонгман, доцент кафедры гастроэнтерологии и гепатологии и директор Центра воспалительных заболеваний кишечника Джилл Робертс в Weill Cornell Medicine and Нью-Йоркский пресвитерианский / Медицинский центр Вейл Корнелл.
Чтобы найти эту «ахиллесову пяту», доктор Лонгман и его коллеги, включая докторов Эллен Шерл и Чун-Джун Го из Weill Cornell Medicine и соавтора доктора Гретхен Диль из Memorial Sloan Kettering и докторв Кеннет Симпсон из кампуса Корнелл в Итака - нацелились на процесс, который бактерии AIEC используют для преобразования побочного продукта ферментации сахара в кишечнике в процессе роста. В частности, AIEC использует 1,2-пропандиол, побочный продукт распада сахара, называемого фукозой, который содержится в слизистой оболочке кишечника. Когда AIEC преобразует 1,2-пропандиол, он производит пропионат, который, как показало исследование, взаимодействует с типом клеток иммунной системы, называемым мононуклеарными фагоцитами, которые также находятся в слизистой оболочке кишечника. Это вызывает каскад воспалений.
Затем исследователи генетически сконструировали бактерии AIEC, в которых отсутствует ключевой фермент в этом процессе, называемый пропандиолдегидратазой. Без пропандиолдегидратазы бактерии не вызывают каскад воспаления на мышиной модели болезни Крона. Уменьшение количества доступной фукозы в кишечнике животного также снижает воспаление.
«Изменение одного метаболического пути у одного типа бактерий может иметь большое влияние на воспаление кишечника», - сказала со-ведущий автор исследования доктор Моника Виладомиу, научный сотрудник отделения медицины в отделении гастроэнтерологии и гепатологии и в больнице Джилл. Институт Робертса по исследованию воспалительных заболеваний кишечника в Weill Cornell Medicine. Маева Мец, докторант Вейл Корнелл, аспирант медицинских наук в лаборатории доктора Лонгмана, также является соавтором.
Это открытие может привести к более эффективному лечению болезни Крона - типа воспалительного заболевания кишечника, которым страдают более 4 миллионов человек во всем мире. В настоящее время пациентов с болезнью Крона часто лечат антибиотиками, которые убивают как полезные, так и вредные бактерии, вызывая нежелательные побочные эффекты. Но методы лечения, которые точно нацелены на воспалительный каскад, открытый доктором Лонгманом и его коллегами, могут помочь уменьшить воспаление, сохраняя при этом полезные бактерии.
«Если мы сможем разработать низкомолекулярные препараты, которые ингибируют пропандиолдегидратазу, или использовать диетические модификации для уменьшения доступности фукозы, мы сможем уменьшить воспаление кишечника у пациентов с болезнью Крона с меньшими побочными эффектами», - сказал доктор Лонгман, который также является сотрудник Института исследований воспалительного заболевания кишечника Джилл Робертс.
Одним из следующих шагов команды будет тестирование потенциальных методов лечения. Они также планируют изучить потенциальную роль фермента фукозилтрансферазы 2 в защите кишечника от этого воспалительного каскада. Доктор Лонгман объяснил, что у многих пациентов с болезнью Крона есть мутации в гене, кодирующем этот фермент, что делает его нефункциональным.
«С клинической точки зрения это интересно, потому что это может помочь нам разделить людей, для которых то или иное вмешательство может быть более полезным», - сказал д-р Лонгман.
ИСТОЧНИК: Monica Viladomiu et al. Adherent-invasive E. coli metabolism of propanediol in Crohn's disease regulates phagocytes to drive intestinal inflammation, Cell Host & Microbe (2021). DOI: 10.1016/j.chom.2021.01.002