Выяснение того, как кишечные бактерии взаимодействуют со своими хозяевами для поддержания здоровья или воспаления, имеет центральное значение для диарейных и воспалительных заболеваний кишечника у разных видов.
Многолетнее исследование роли бактерий E. coli в развитии болезни Крона показало, что воспаление кишечника высвобождает химические вещества, которые питают рост бактерий и стимулируют их способность вызывать воспаление. Полученные результаты определяют новые пути для лечения, которое избирательно нарушает соединения, питающие E. coli. Исследование "Метаболиты слизистой подпитывают рост и вирулентность E. coli, ассоциированной с болезнью Крона", опубликованное в журнале JCI Insight, посвящено илеальной болезни Крона - воспалительному заболеванию кишечника, которое поражает последнюю часть тонкой кишки.
Особый тип E. coli, называемый адгезивной и инвазивной E.coli (AIEC), которая прикрепляется к культивируемым эпителиальным клеткам кишечника и вторгается в макрофаги, был выделен у 21-63% пациентов с илеальной болезнью Крона, что позволило исследователям предположить, что AIEC играет ключевую роль в патогенезе заболевания. "Это исследование дает нам совершенно новую дорожную карту на которую мы можем направить наши усилия, чтобы остановить рост и воспаление ассоциированных с болезнью Крона E.coli", - сказал старший автор исследования Кеннет Симпсон.
Предполагается, что генетические дефекты, диета и кишечный микробиом играют роль в развитии болезни Крона. Исследования показали, что воспаление и состав микробиома взаимосвязаны, так что при воспалении кишечника в микробиоме начинают преобладать более недружественные бактерии, такие как E. coli. В данной работе исследовательская группа охарактеризовала микробиом подвздошной кишки, химическую среду и состав местного микробиома, а также генетическую предрасположенность пациентов с болезнью Крона и без нее. Они хотели ответить на вопрос, почему воспаление кишечника вызывает сдвиг в сторону преобладания E.coli.
"Наша мысль заключалась в том, что этот тип E.coli может использовать вещества, образующиеся при воспалении кишечника, для роста и конкуренции с другими бактериями", - пояснил Симпсон. "По сути, мы обнаружили, что слизистая оболочка подвздошной кишки предоставляет обширный ассортимент химических веществ, которые AIEC может сочетать и использовать для роста и вирулентности".
Исследователи определили, что воспаление создает химическую среду, обогащенную рядом метаболитов, в частности фосфолипидами и аминокислотами, которые ассоциированная с болезнью Крона E.coli может избирательно использовать для роста, пополнения энергии, стрессоустойчивости и продвижения в слизистой оболочке кишечника. Далее они определили, что связанные с фосфолипидами этаноламин и глутамин усиливают агрессивное поведение AIEC в культивируемых клетках, и связали использование этаноламина с воспалением кишечника в модели воспалительного заболевания кишечника.
"В целом, мы установили, что AIEC адаптированы к использованию метаболитов слизистой оболочки, ассоциированных со здоровьем и воспалением, для роста и вирулентности, что позволяет перейти от состояния симбионта к состоянию патогена в восприимчивом хозяине", пишут авторы.
Предыдущие исследования показали, что люди с болезнью Крона имеют дефекты в генах, которые снижают способность макрофагов убивать AIEC. Данное исследование связывает выживание E.coli в кишечнике с их способностью реплицироваться в макрофагах. "Адгезивная инвазивная E. coli действительно вынослива, и ее способность выживать в воспаленном кишечнике, где другие бактерии погибают, может также позволить ей процветать в макрофагах человека, восприимчивого к болезни Крона", - отметил Симпсон.
Авторы также обнаружили, что кишечная палочка у многих людей с болезнью Крона резистентна к нескольким классам антибиотиков и неизбирательное использование антибиотиков может способствовать развитию E. coli и родственных патогенных бактерий.
