Ученые выяснили, как кишечные бактерии «обучают» кишечник бороться с воспалением

Ученые из Northwestern Medicine выяснили, что вещество, вырабатываемое кишечными бактериями при переваривании пищевых волокон, может оставлять долговременный молекулярный «след» на клетках слизистой кишечника. Этот отпечаток способствует иммунной толерантности и может защищать от воспалительных заболеваний кишечника даже после прекращения воздействия метаболита. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

В ходе экспериментов мышам давали бутират с питьевой водой, после чего лечение прекращали. Спустя две недели после отмены в CD4+ Т-клетках по-прежнему наблюдался повышенный уровень IL-10 — важного противовоспалительного цитокина. Обработанные мыши также были устойчивее к индуцированному химическим путем колиту: они теряли меньше веса, имели более низкие уровни воспалительных маркеров и менее серьезные повреждения тканей. Защита зависела от передачи сигналов IL-10.

Исследователи также обнаружили, что устойчивый эффект не был связан с изменениями микробиома. В опытах на безмикробных мышах бутират по-прежнему создавал стойкую иммунорегуляторную среду. Дальнейший анализ показал, что бутират воздействует на эпителиальные клетки кишечника, вызывая устойчивую транскрипционную и эпигенетическую активацию фермента Sat1. Это способствует выработке метаболита N1-ацетилспермидина, который стимулирует продукцию IL-10 в Т-клетках.

Результаты бросают вызов традиционному представлению о клетках кишечного эпителия как о кратковременном барьере. По словам авторов, эти клетки могут сохранять молекулярную память о полезных сигналах микробиома. «Многие исследования сосредоточены на том, как воспаление оставляет вредную память в эпителиальных клетках, но наши данные показывают, что полезные микробные метаболиты также могут формировать защитные программы», — отметил ведущий автор исследования Тяньмин Юй.

Ученые планируют проверить, работает ли этот механизм у людей, особенно у пациентов с воспалительными заболеваниями кишечника. Они также намерены исследовать другие метаболиты, которые могут вносить вклад в этот эффект, поскольку N1-ацетилспермидин объясняет лишь часть наблюдаемой активности.