Rola wczesnego rozwoju jelita w zatrzymywaniu i leczeniu późniejszych chorób
Wiemy, że bakterie jelitowe (tworzące tak zwaną mikroflorę jelitową) odgrywają znaczącą rolę w zdrowiu człowieka. Aktywność metaboliczna mikroflory jelitowej bezpośrednio wpływa na trawienie pokarmu, funkcjonowanie bariery jelitowej i regulację mechanizmów odpornościowych. Zaburzenia mikroflory (m.in. w wyniku niewłaściwej diety lub przyjmowania leków) mogą prowadzić do pogorszenia stanu zdrowia, w tym zmniejszonej odporności na patogeny, otyłości oraz cukrzycy typu II. W ramach projektu BESIDE, wspieranego przez działania „Maria Skłodowska-Curie”, badano, w jaki sposób kolonizacja przez bakterie wpływa na wczesny rozwój przewodu pokarmowego. Projekt koncentrował się w szczególności na wpływie aktywności hydrolazy soli żółciowych (BSH), czyli zdolności bakterii do zmiany składu chemicznego kwasów żółciowych. Dzięki zidentyfikowaniu dokładnych ścieżek i mechanizmów tego procesu projekt wykazał, że bakteryjna BSH wpływa na różnicowanie komórek nabłonka jelita.
Przekazywanie sygnałów między bakteriami i gospodarzem
Wcześniejsze badania przeprowadzone przez zespół z University College Cork wykazały, że BSH jest cechą występującą u wielu rożnych bakterii jelitowych, zwłaszcza tych, które kolonizują jelita wkrótce po narodzinach człowieka. „Sugeruje to, że BSH może stanowić potencjalne kryterium selekcji stosowane przez bakterie podczas kolonizacji”, mówi María Ángeles Núñez Sánchez, stypendystka działania „Maria Skłodowska-Curie” i główna badaczka na University College Cork, uczelni odpowiedzialnej za realizację projektu. Prace laboratoryjne przeprowadzone w projekcie BESIDE wykazały, że bakterie BSH-dodatnie zmieniają potencjał sygnalizacyjny kwasów żółciowych w organizmie gospodarza. Wiadomo również, że komórki gospodarza posiadają mechanizmy wykrywania kwasów żółciowych jako sygnałów chemicznych w organizmie, porównywalne z sygnalizacją hormonalną. Dlatego też aktywność BSH korzystnie wpływa na bakterie jelitowe poprzez wzmocnienie ich środowiska jelitowego, regulując również metabolizm gospodarza poprzez zmianę funkcji sygnalizacyjnych kwasów żółciowych. W ramach inicjatywy BESIDE opracowano trójwymiarowe modele, które zostały następnie poddane działaniu kwasów żółciowych wytwarzanych w wyniku aktywności BSH. Uczeni zbadali potem, jak te zmiany wpływały na funkcjonowanie komórek. W tym celu zespół wyizolował komórki macierzyste jelita za pomocą nowoczesnych technik cytometrii przepływowej, a następnie wyhodował te komórki macierzyste w modelach trójwymiarowych, które naśladowały warstwę nabłonka jelitowego w przewodzie pokarmowym. Obrazowanie komórek pozwoliło zespołowi na określenie dokładnych mechanizmów związanych z interakcją bakterii wytwarzających BSH z gospodarzem poprzez wykrycie specyficznych markerów biorących udział w różnicowaniu i dojrzewaniu komórek. Zespół zastosował również pozbawione bakterii modele mysie, w których manipulowano komponentem BSH mikrobioty jelitowej, obserwując i oceniając zmiany w gospodarzu. „Dojrzewanie przewodu pokarmowego wiąże się z bardzo złożoną reakcją gospodarza. Na ten wczesny rozwój wpływa nie tylko aktywność BSH, ale także układ odpornościowy gospodarza”, wyjaśnia Núñez Sánchez. „Nasze testy pozwoliły nam zidentyfikować szlaki u gospodarza, do których kluczem może być bakteryjny metabolizm żółci”.
Implikacje dla zdrowia publicznego
Zaburzenia równowagi mikroflory we wczesnym okresie życia związane są z rozwojem uporczywych schorzeń, w tym astmy i niektórych alergii, należących do najczęstszych chorób wieku dziecięcego. „Nasz projekt może nieść ze sobą ważne implikacje w dziedzinie zdrowia publicznego, biorąc pod uwagę koszty leczenia chorób związanych zaburzeniami mikroflory. Przywrócenie tej równowagi na wczesnym etapie poprzez interwencje bakteryjne lub biochemiczne może zapewnić skuteczne leczenie lub zapobieganie wielu schorzeniom”, dodaje badaczka. Zespół zbada teraz, w jaki sposób złożony proces kolonizacji mikroflory stymuluje skoordynowaną odpowiedź immunologiczną gospodarza. Uczeni skupią się na metabolitach, które są również kluczowe dla przewidywania i zapobiegania problemom zdrowotnym związanym z zaburzeniami równowagi mikroflory jelitowej na wczesnym etapie życia.
Słowa kluczowe
BESIDE, bakterie jelitowe, mikroflora, układ pokarmowy, układ odpornościowy, sygnalizacja hormonalna, patogen, otyłość, cukrzyca typu II, hydrolaza soli żółciowych, cytometria, komórki macierzyste, astma, alergie
