Накопление липидов в модели мыши с жировым заболеванием печени, визуализированное с помощью окрашенных капель жира (розовый) в ткани печени (зеленый). Наложенная химическая структура недавно открытого конъюгата желчной кислоты. Изображение любезно предоставлено доктором Мохаммадом Арифуззаманом, доктором Кристофером Паркхерстом, доктором Франком Шредером и доктором Дэвидом Артисом. Полезные кишечные микроорганизмы и организм работают вместе, чтобы точно настраивать метаболизм жиров и уровень холестерина, согласно новому доклиническому исследованию, проведенному учеными из Медицинского колледжа Вейлл Корнелл и Института Бойса Томпсона в кампусе Корнельского университета в Итаке. Человеческий организм коэволюционировал с полезными микроорганизмами, обитающими в кишечнике (называемыми микробиотой), что привело к взаимовыгодным отношениям, которые помогают в переваривании пищи и усвоении необходимых питательных веществ, требуемых для выживания хозяина и микроорганизмов кишечника. Центральной частью этих отношений является производство биоактивных молекул, которые способствуют разложению пищи, обеспечивая поглощение питательных веществ хозяином. Одной из наиболее важных групп таких молекул являются желчные кислоты (также известные как 'желчь'), которые производятся из холестерина в печени, а затем доставляются в кишечник, где они способствуют пищеварению жиров. Ученые давно знают, что бактерии кишечника изменяют желчные кислоты в форму, которая стимулирует рецептор, называемый FXR, что снижает выработку желчи. Новое исследование, опубликованное 8 января в журнале Nature, показывает, что фермент, вырабатываемый клетками кишечника, преобразует желчные кислоты в другую форму, имеющую противоположный эффект. Эта измененная форма, называемая метилцистеамин-желчная кислота (BA–MCY), ингибирует FXR, способствуя выработке желчи и помогая повысить метаболизм жиров. «Наше исследование показывает, что существует диалог между кишечными микробами и телом, который необходим для регулирования выработки желчных кислот», - сказал содиректор исследования доктор Дэвид Артис, директор Института исследований воспалительных заболеваний кишечника имени Джилл Робертс и Центра питания и воспаления Фридмана, а также профессор иммунологии Майкла Корса в Медицинском колледже Вейлл Корнелл.Желчные кислоты помогают пищеварительной системе разлагать жиры на формы, которые тело может усваивать и использовать. «Но теперь стало ясно, что желчные кислоты - это больше, чем просто помощники пищеварения; они действуют как сигнальные молекулы, регулирующие уровень холестерина, метаболизм жиров и многое другое», - сказал содиректор исследования доктор Франк Шредер, профессор Института Бойса Томпсона и профессор кафедры химии и химической биологии в Колледже искусств и наук Корнельского университета. «Они делают все это, связываясь с FXR, который действует как светофор, контролирующий метаболизм холестерина и выработку желчных кислот, чтобы избежать избытка накопления». Теперь междисциплинарное сотрудничество лабораторий докторов Шредера и Артиса раскрыло роль организма-хозяина в этом фундаментальном биологическом процессе. Исследование возглавили доктор Те Хён Вон, бывший постдокторант в лаборатории доктора Шредера и ныне адъюнкт-профессор Чаского университета в Корее; доктор Кристофер Паркхерст, инструктор по медицине в Медицинском колледже Вейлл Корнелл, работающий в лаборатории доктора Артиса; и доктор Мохаммад Арифуззаман, адъюнкт-профессор иммунологии в медицине в Медицинском колледже Вейлл Корнелл. Многодисциплинарное сотрудничество между докторами Артисом и Шредером успешно объединило биомедицинские дисциплины иммунологии, химической биологии и взаимодействия хозяин-микробиота. В данном исследовании они использовали методику, называемую неизбирательной метаболомикой, для идентификации всех молекул, производимых мышами с наличием и отсутствием кишечных микробов. Путем сравнения двух групп они смогли различить, какие молекулы производились кишечными микробами, а какие - самим организмом. BA-MCY выделялся как молекула, произведенная мышами, но зависимая от наличия кишечных микробов.
«BA-MCY демонстрируют новую парадигму: молекулы, которые не производятся кишечными микробами, но всё же зависят от их присутствия», - отметил соавтор исследования доктор Вон. Через серию экспериментов исследователи показали, каким образом организм производит BA-MCY и как эти молекулы обеспечивают организму способ противодействовать сигналам микробов производить меньше желчных кислот, предотвращая замедление метаболизма холестерина.
«Этот баланс крайне важен», - добавил доктор Шредер. «Когда кишечные бактерии производят большое количество желчных кислот, сильно активирующих FXR, организм реагирует производством BA-MCY, гарантируя поддержание баланса системы желчных кислот».
Исследователи также продемонстрировали в своей предварительной клинической модели, что повышение уровней BA-MCY помогло уменьшить накопление жира в печени, и что увеличение потребления пищевых волокон также усиливало производство BA-MCY. «Важно отметить, что BA-MCY также были обнаружены в образцах человеческой крови, что указывает на то, что аналогичный механизм может происходить и у людей», - добавил доктор Арифуззаман.
Результаты могут предложить потенциальные цели для лечения метаболических расстройств, включая жировую болезнь печени, высокий уровень холестерина и расстройства, связанные с ожирением. Они также предполагают, что диетологические подходы, такие как усиление потребления определенных форм пищевых волокон, могут помочь, поддерживая систему проверок и балансов организма. Следующим шагом для исследователей будет изучение того, как эти процессы регулируются, и изучение подобного рода диалога между микробами и кишечником при различных состояниях заболеваний.
Исследователи предположили, что их подход к изучению может также помочь другим учёным исследовать роль кишечной микробиоты в широком спектре заболеваний, начиная от инфекций и хронических воспалений до ожирения и рака.
«Наша работа представляет собой дорожную карту использования неизбирательной метаболомики и химии для лучшего понимания того, как диалог между кишечной микробиотой и организмом влияет на широкий спектр заболеваний», - заявил доктор Артис.
Многие врачи и учёные Медицинского колледжа Вейлл Корнелл поддерживают отношения и сотрудничают с внешними организациями для продвижения научных инноваций и предоставления экспертных консультаций. Это учреждение публикует информацию об этих взаимоотношениях для обеспечения прозрачности. Для получения дополнительной информации см. профиль доктора Дэвида Артиса.
Исследование, о котором говорится в данной статье, было поддержано в частности Национальным институтом общих медицинских наук, Национальным институтом диабета и болезней органов пищеварения и почек, Национальным институтом аллергии и инфекционных заболеваний и Национальным институтом артрита, мускульно-скелетных и кожных заболеваний, все входящие в состав Национальных институтов здоровья, через грантовые номера GM131877, DK126871, AI151599, AI095466, AI095608, AI142213, AR070116, AI172027, DK132244. Дополнительную поддержку обеспечили программа открытия Аллена, управляемая программой группы Пол Г. Аллен Фронтирс Фонда семьи Пол Г. Аллен; Фонд Кеннета Рейнина; Кьюр фор АйБиДи; Медицинский институт Говарда Хьюза; семья Сандерсов; Фонд Розанна Х. Сильберманн; фонд Гленна Гринберга и Линды Вестер; и Институт Джилл Робертс при Медицинском колледже Вейлл Корнелл.
Источник: Доктор Дэвид Артис, Центр питания и воспаления Фридмана, Институт исследований воспалительных заболеваний кишечника имени Джилл Робертс, Научные исследования, Новости от WCM
Предклиническое исследование выявило, что всплески эстрогена приводит к злоупотреблению алкоголя у женщин
Гормон эстроген регулирует пьянство у женщин, вызывая у них склонность к «разогреву» — потреблению большого количества алкоголя в…
