Od odporności, przez metabolizm, po zdrowie psychiczne – wydaje się, że mikrobiom jelitowy jest powiązany z każdym aspektem ludzkiego zdrowia i choroby.
Jednak biorąc pod uwagę setki gatunków bakterii zasiedlających nasz przewód pokarmowy, wskazanie, które cząsteczki wytwarzane przez które bakterie wpływają na które procesy biologiczne – i w jaki sposób – jest trudnym zadaniem.
„Badania nad mikrobiomem muszą przejść od skojarzeń do określenia funkcji i związku przyczynowego” – powiedział Ramnik Xavier, Kurt J. Isselbacher Professor of Medicine w dziedzinie gastroenterologii w Harvard Medical School i Massachusetts General Hospital, członek core institute w Broad Institute of MIT and Harvard oraz współdyrektor Center for Microbiome Informatics and Therapeutics w MIT.
Taka wiedza jest niezbędna, aby dowiedzieć się, jak manipulować bakteriami jelitowymi w celu leczenia lub zapobiegania chorobom.
Zespół kierowany przez naukowców z HMS i Broad właśnie dokonał rzadkiego wyczynu połączenia tych kropek dla jednej ważnej bakterii jelitowej.
„Prawdziwe znaczenie tej pracy polegało na połączeniu bakterii, cząsteczki, którą wytwarza, szlaku, przez który działa, i wyniku biologicznego”, powiedział Jon Clardy, profesor chemii biologicznej i farmakologii molekularnej Hsien Wu i Daisy Yen Wu w Instytucie Blavatnik w HMS i współstarszy autor badania z Xavierem. „To jest bardzo rzadkie”.
Clardy, Xavier i współpracownicy skupili się na Akkermansia muciniphila, gatunku, który stanowi imponujące 3 procent mikrobiomu jelitowego. Jego nazwa pochodzi od śluzu jelitowego, który rozkłada.
Kolejne badania sugerowały, że A. muciniphila odgrywa kluczową rolę w utrzymaniu zdrowych procesów odpornościowych, wydaje się chronić przed chorobami takimi jak cukrzyca typu 2 i nieswoiste zapalenie jelit oraz sprawia, że komórki nowotworowe lepiej reagują na terapie oparte na punktach kontrolnych układu odpornościowego.
Do czasu obecnej pracy, jednak nikt nie mógł potwierdzić połączenia, pokazując jak.
Od początku do końca
Naukowcy wykazali w raporcie opublikowanym 27 lipca w Nature, że powiązania zaczynają się od lipidu – tłuszczu – w błonie komórkowej A. muciniphila.
Odkrycie to było dość zaskakujące. Zazwyczaj o wywołanie odpowiedzi immunologicznej podejrzewa się białko lub cukier”.
Jon Clardy, profesor chemii biologicznej i farmakologii molekularnej Hsien Wu i Daisy Yen Wu w Instytucie Blavatnika w HMS
Po odkryciu struktury molekularnej lipidu, zespół stwierdził, że komunikuje się on z parą receptorów na powierzchni wielu komórek odpornościowych. Receptory te, znane jako toll-like receptor 2 i toll-like receptor 1, wykrywają bakterie i pomagają układowi odpornościowemu określić, czy są one przyjacielem czy wrogiem. W tym przypadku wersje TLR2 i TLR1 połączyły się ze sobą w sposób, którego naukowcy wcześniej nie widzieli.
Badacze wykazali w kulturach komórkowych, że aktywacja TLR2-TLR1 przez tłuszcz może wywołać uwalnianie pewnych cytokin-;białek odpornościowych zaangażowanych w stan zapalny-;podczas gdy inne cytokiny pozostają w spokoju.
Potwierdzili również, że lipid pomaga utrzymać homeostazę immunologiczną. Odkryli, że niskie dawki lipidu działają jak smycz, zapobiegając reakcji układu odpornościowego na potencjalnie szkodliwą cząsteczkę, dopóki ta cząsteczka nie osiągnie znaczących poziomów. Z drugiej strony, zauważyli, że wysokie dawki lipidu nie stymulują odpowiedzi immunologicznej znacznie bardziej niż niskie lub średnie dawki, utrzymując zdrowy pułap stanu zapalnego.
