Бактериальные сообщества, живущие в нашем кишечнике, не должны считаться нахлебниками – они вносят существенный вклад в наше благополучие разными способами, включая помощь в расщеплении неперевариваемых пищевых волокон. Хироши Оно из Центра интегративных медицинских наук RIKEN и его коллеги обнаружили механизм, с помощью которого эта пищеварительная помощь также помогает предотвратить воспаление кишечника.
Бактерии, принадлежащие к отряду Clostridiales, как известно, метаболизируют неперевариваемые пищевые волокна с образованием метаболитов, таких как короткоцепочечные жирные кислоты (SCFA). Команда Оно обнаружила, что у мышей, лишенных кишечных комменсальных бактерий, включая Clostridiales, наблюдается вздутие живота в слепой кишке – начале толстой кишки – после употребления диеты с высоким содержанием клетчатки. Однако эту проблему можно решить путем трансплантации кишечного бактериального сообщества, обогащенного Clostridiales (рис. 1).
В другой недавней работе Оно и его коллеги продемонстрировали, что эти же бактерии стимулируют регуляторные T (Treg) -клетки, которые, в частности, предотвращают чрезмерную реакцию иммунной системы. Оно подозревал, что это и его последнее наблюдение могут быть связаны. "Это привело нас к предположению, что бактериальный метаболизм пищевых волокон может быть причиной индукции Treg," он говорит.
После поиска продуктов метаболизма, которые были повышены после употребления диеты с высоким содержанием клетчатки, исследователи сосредоточили внимание на одном SCFA, бутирате, в качестве вероятного кандидата. Бутират оказался способен преобразовывать незрелые «наивные» Т-клетки в Treg-клетки в культуре, а диета из кукурузного крахмала, химически обогащенная бутиратом, вызвала аналогичный мощный Treg-ответ в толстой кишке мыши. Та же самая обогащенная бутиратом диета из кукурузного крахмала не смогла вызвать пролиферацию Treg у мышей, лишенных комменсальных микробов, что позволяет предположить, что помимо бутирата необходимы бактериальные компоненты в качестве антигена для распознавания наивными Т-клетками.
Бутират модулирует активность ферментов, которые вводят химические модификации, известные как «эпигенетические метки» в хромосомы, которые могут резко повлиять на экспрессию генов, и Оно и его коллеги определили изменения, которые избирательно активируют Treg-специфические гены. "Бактериальный бутират влиял на эпигенетический статус наивных Т-клеток, способствуя их дифференцировке в Treg-клетки в ткани толстой кишки," он говорит. Это привело к сильному защитному эффекту, а увеличение количества Treg-клеток, которые развились после употребления диеты, обогащенной бутиратом, уменьшило воспаление на мышиной модели колита.
Таким образом, эти результаты могут выявить критический компонент патологии воспалительных заболеваний кишечника человека, а также потенциальные средства лечения. Оно и его коллеги теперь надеются выяснить, влияет ли этот же механизм на воспалительную реакцию на пищевую аллергию.