Генномодифікована мікробіота допоможе поліпшити імунітет

Один з видів бактерій, що населяють кишечник, розкладає ароматичні амінокислоти з утворенням безлічі метаболітів, дев'ять з яких накопичуються в сироватці крові господаря. Дослідники з Медичної школи Стенфорда продемонстрували, що кількість як мінімум одного з них - індолпропіонової кислоти - можна змінювати шляхом генної модифікації бактерій. Як показали вчені у своїй роботі, концентрація індолпропіонової кислоти в крові у мишей впливає на склад клітин імунітету.

Ми вже не раз розповідали, що кишкова мікробіота здатна модулювати імунітет господаря. Бактерії перетворюють компоненти їжі на біологічно активні речовини, які по-різному впливають на активність імунних клітин. Тут можна прочитати, як діяльність деяких видів бактерій провокує розсіяний склероз, а тут - як лактобацили захищають нас від гіпертонії.

Дослідницька група зі Стенфорда та Університету Каліфорнії під керівництвом Майкла Фішбаха (Michael A. Fischbach) показала, що кількість імунних клітин, що визначають як вроджений, так і придбаний імунітет, змінюється залежно від концентрації індолпропіонової кислоти (ІПК). Раніше було показано, що ця речовина має антиоксидантну і нейропротекторну дії.

Вчені виявили, що індолпропіонова кислота утворюється з амінокислоти триптофану, що надходить з їжею в результаті діяльності кишкової бактерії. Було відомо, що клостридії здатні метаболізувати інші ароматичні амінокислоти - фенілаланін і тирозин - до аналогічних сполук за участю ферменту феніллактат дегідратази (Fld). Дослідники припустили, що цей же фермент бере участь у метаболізмі триптофану з утворенням індолпропіонової кислоти.

Для того щоб це перевірити, вчені вимкнули у ген, що кодує одну з суб'єдиниць ферменту. Концентрацію метаболітів у культуральному середовищі визначали за допомогою газової хроматографії, поєднаної з мас-спектрометрією. Продукція ІПК у культурі мутантних бактерій дійсно зникла.

Після того як мутантними і нормальними бактеріями заселили кишечник стерильних мишей, концентрація ІПК в сироватці крові контрольних особин склала близько 80 мікромолів, в крові мишей з мутантними бактеріями вона не детектувалася. Зате в периферичній крові тварин зросла кількість як зрілих Т-клітин (хелперів і цитотоксичних лімфоцитів), так і нейтрофілів і макрофагів - клітин вродженої імунної відповіді.

Всього за участю ферменту з ароматичних амінокислот можна отримати 12 різних сполук, дев'ять з яких накопичуються в сироватці крові, і ймовірно, якось діють на роботу організму. Автори припускають, що генетична інженерія кишкових бактерій - перспективний спосіб спрямовано модулювати вміст в організмі певних метаболітів і тим самим впливати на імунітет господаря.

Раніше дослідники з Медичної школи Вашингтонського університету з'ясували, що збільшення кількості дезамінотирозину, ще одного метаболіту ароматичних сполук, який продукується іншим видом кишкових клостридій, захистило мишей від запалення легенів при грипі.

Метаболіт, що утворюється за участю мікроорганізму, стимулює інтерферон-залежну імунну відповідь, яка захищає господаря від ускладнень інфекції. Можливо, посилити вироблення метаболіту мікробами допоможе дієта, збагачена флавоноїдами.