Исследователи Массачусетской больницы общего профиля (MGH) определили механизм, с помощью которого фермент, вырабатываемый в слизистой оболочке кишечника, помогает поддерживать здоровую популяцию желудочно-кишечных микробов. В своем отчете в American Journal of Physiology – Gastrointestinal and Liver Physiology группа исследователей описывает открытие того, что кишечная щелочная фосфатаза (IAP) способствует росту полезных бактерий, блокируя ингибирующее действие аденозинтрифосфата (ATP) – действие, описанное впервые. в этой статье – в кишечнике.
"Мы обнаружили, что АТФ является естественным ингибитором бактерий в нашем кишечнике и что IAP способствует росту «хороших» бактерий, блокируя АТФ," говорит Ричард Ходин, доктор медицины, из отделения хирургии MGH, старший автор отчета, опубликованного в Интернете. "Помогая сохранить эти здоровые бактерии счастливыми, IAP защищает нас от опасных патогенов, которые могут взять верх при нарушении баланса."
Полезные бактерии и другие микробы, которые обычно населяют пищеварительную систему человека, способствуют процессу пищеварения, а также предотвращают распространение любых болезнетворных бактерий, которые могут присутствовать. Снижение количества полезных видов, которое может быть вызвано лечением антибиотиками, плохим питанием или другими состояниями здоровья, может привести к увеличению популяции вредных бактерий, что приведет к серьезным медицинским проблемам, включая хроническую диарею, вызванную патогенными видами, такими как C. difficile, воспалительное заболевание кишечника и метаболический синдром.
Предыдущее исследование, проведенное командой Ходина, показало, что IAP не позволяет патогенным бактериям в желудочно-кишечном тракте проходить через стенку кишечника, а исследование на мышах, проведенное в 2010 году, показало, что фермент играет важную роль в поддержании уровня полезных бактерий, включая восстановление уровней, сниженных при лечении антибиотиками. Однако это исследование также показало, что IAP напрямую не способствует росту бактерий, поэтому вопрос о том, как именно фермент помогает поддерживать микробную популяцию, остается открытым.
Серия экспериментов впервые подтвердила, что у мышей с отсутствием ВБД кишечника значительно сократились популяции нескольких важных видов бактерий. Предполагая, что IAP может действовать, блокируя ингибирующую рост активность одной из его молекул-мишеней, исследователи проверили, насколько хорошо бактерии в образцах стула будут расти в присутствии четырех известных мишеней IAP. Среди протестированных мишеней только АТФ значительно снижал рост бактерий; и ингибирующие эффекты АТФ были отменены применением IAP. Наиболее известный как первичный источник энергии в клетках, АТФ также действует как сигнальная молекула как внутри, так и вне клеток, и это исследование является первым, которое идентифицирует такую активность для АТФ в желудочно-кишечной системе.
Эксперименты на живых мышах показали, что у животных с нокаутом по IAP уровень АТФ в кишечнике в 10 раз превышал нормальный, а у голодных животных, у которых можно было ожидать снижения уровня IAP, также был повышен уровень АТФ в кишечнике. Добавление АТФ в кишечник мышей, у которых активность IAP была ингибирована, снижает уровни полезного E.бактерии кишечной палочки в пищеварительной системе животных. В целом результаты показывают, что АТФ подавляет рост кишечных бактерий у мышей и что стимулирующие рост IAP эффекты являются результатом инактивации ферментом АТФ и, возможно, родственных молекул.
"Теперь нам нужно выяснить, способствует ли IAP также росту полезных кишечных бактерий у людей," – говорит Ходин, профессор хирургии в Гарвардской медицинской школе. "Если это произойдет, терапия на основе IAP может предложить простой и безопасный подход к лечению миллионов пациентов, страдающих серьезными проблемами со здоровьем, вызванными нарушением микробного баланса кишечника."