Skip to main content

The microbial degradation and utilization of mucin by Bacteroides in ulcerative colitis

Article Category

Article available in the folowing languages:

Mikroflora a zdrowie jelit

Przewód pokarmowy wyściełany jest błoną śluzową, która chroni go przed rozwojem zapalenia. Europejscy naukowcy zbadali rolę mikroflory jelitowej w utrzymywaniu tej warstwy w zdrowym i chorym organizmie.

Zdrowie

Mikroflora jest oddzielona od nabłonka jelitowego barierą składającą się z gęstej warstwy zewnętrznej pozbawionej bakterii i zewnętrznej błony śluzowej, której głównym składnikiem jest mucyna 2 – glikoproteina silnie łącząca się z ponad 100 różnymi złożonymi strukturami O-glikanów, czyli cukrów związanych z aminokwasami takimi jak seryna lub treonina.

Ocena roli enzymów trawiennych w składzie śluzu jelitowego

Niektóre bakterie jelitowe są w stanie rozkładać mucyny, przyczyniając się do rozwoju nieswoistych zapaleń jelit (ang. inflammatory bowel diseases, IBD), takich jak wrzodziejące zapalenie jelita grubego (ang. ulcerative colitis, UC). Mechanizm za to odpowiedzialny nie jest jednak do końca znany. Skupieni wokół realizowanego przy wsparciu działania „Maria Skłodowska-Curie” projektu MUC naukowcy zbadali rolę konkretnych enzymów bakteryjnych w rozkładzie mucyny. „Zrozumienie, jak mikroflora może zmieniać skład mucyny w jelicie będzie miało istotny wpływ na zdrowie człowieka”, podkreśla Ana Sofia Luis, stypendystka działania „Maria Skłodowska-Curie”. Badanie skupiało się na gatunku bakterii zwanym Bacteroides thetaiotaomicron (B. Theta), który żyje w jelicie człowieka dzięki swojej zdolności do wykorzystywania polisacharydów znajdujących się w pożywieniu i różnych endogennych glikanów gospodarza. Dane zebrane w toku badania przedklinicznego wskazują, że B. theta mogą wywoływać wrzodziejące zapalenie jelita grubego w modelu zwierzęcym, wykorzystując jego enzymy sulfatazy. Zespół naukowców zbadał aktywność 38 enzymów (sulfataz i hydrolaz glikozydowych) biorących udział w sekwencyjnym rozkładzie O-glikanów. Większość uwagi poświęcono wyjaśnieniu roli konkretnych sulfataz B. theta w degradacji mucyny. Opisanie struktury niektórych enzymów dostarczyło ważnych informacji na temat ich specyficzności substratowej. Analiza mikrobiologiczna w połączeniu z charakterystyką biochemiczną i analizą z wykorzystaniem spektrometrii mas złożonych O-glikanów umożliwiła Luis zidentyfikowanie konkretnych enzymów, które utrzymują B. theta podczas kolonizacji jelit. Co ciekawe, badania wykazały, że prawie połowa tych enzymów związana jest z metabolizmem mucyny.

Regulacja enzymów mikroflory pomoże w utrzymaniu zdrowia jelit

Kondycja błony śluzowej przewodu pokarmowego niewątpliwie wpływa na rozwój niektórych chorób, a ponadto może być regulowana, pośrednio i bezpośrednio, przez aktywność bakterii jelitowych. Jeśli jej degradacja przewyższa produkcję śluzu, bakterie mogą dotrzeć do nabłonka i wywołać zapalenie. Zespół projektu MUC rozpoznał pojedynczą sulfatazę pełniącą kluczową rolę w rozkładzie O-glikanów przez bakterie B. theta, co pogłębiło naszą wiedzę na temat sposobu, w jaki bakterie jelitowe modyfikują błonę śluzową i pozwoliło wyjaśnić mechanizmy degradacji mucyny. „Co ważne, nasze ustalenia umożliwiły opracowanie specyficznych inhibitorów tej sulfatazy, które blokują aktywność mikroflory i zapobiegają zaburzeniu błony śluzowej”, dodaje Luis. Ustalenia naukowców pomogą w leczeniu IBD i innych chorób zapalnych, które dotykają coraz więcej osób w krajach rozwiniętych. Kluczowe enzymy odpowiedzialne za degradację mucyny są zakodowane w genomie innych składników mikroflory człowieka, a ich dokładne poznanie wymaga dalszych badań naukowych. Ponadto złożoność mucyn wskazuje na skoordynowaną aktywność enzymatyczną wielu bakterii. Luis w swoich badaniach skupi się teraz na opisaniu mechanizmu rozkładu O-glikanów mucyny gospodarza przez różne gatunki mikroflory i wyjaśnieniu jego związku z IBD.

Słowa kluczowe

MUC, mucyna, mikroflora, Bacteroides thetaiotaomicron, O-glikan, sulfataza, IBD, UC, nieswoiste zapalenia jelit, wrzodziejące zapalenie jelita grubego

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania