Исследователи изучают уникальную приспособляемость бактерий тонкого кишечникаИсследователи изучают уникальную приспособляемость бактерий тонкого кишечника
Бактерии в тонком кишечнике динамично адаптируются к состоянию нашего питания, при этом отдельные виды исчезают и появляются вновь.
Исследователи из Бернского университета и Университетской больницы Берна впервые смогли всесторонне изучить бактерии тонкого кишечника и их уникальную приспособляемость. Полученные результаты способствуют лучшему пониманию кишечных заболеваний, таких как болезнь Крона или целиакия, и разработке новых терапевтических подходов.
В микробиоте человека столько же микроорганизмов, сколько клеток в организме, и большинство из них находится в толстом кишечнике (толстой кишке). Они являются важной частью нашего пищеварения, поскольку могут собирать энергию из многих продуктов, которые не поддаются нашим пищеварительным ферментам. К сожалению, в то время как собрать образцы кала не составляет труда, исследовать нижнюю часть тонкой кишки практически невозможно, поскольку добраться до нее можно только во время хирургической операции или после очистки кишечного содержимого для безопасного прохождения эндоскопа.
Микробиом тонкого кишечника оставался почти "терра инкогнита" в желудочно-кишечном тракте человека, несмотря на то, что тонкий кишечник необходим для жизни, и он поглощает 90% всех наших калорий. Исследователи под руководством Эндрю Макферсона впервые смогли изучить кишечные бактерии тонкого кишечника человека простым и инновационным способом, чтобы показать, как они поддерживают процесс пищеварения, динамически реагируя на состояние питания человека. В то время как микробиота толстого кишечника остается относительно стабильной на протяжении всей жизни, бактерии тонкого кишечника, как было показано, очень нестабильны: они в значительной степени исчезают, когда мы придерживаемся ночного голодания, и вновь появляются, когда мы едим утром. Эти результаты важны для лучшего понимания развития кишечных заболеваний. Исследование опубликовано в журнале Cell Host and Microbe.
Исследователи смогли обследовать пациентов, у которых нижняя часть тонкого кишечника (подвздошная кишка) была прооперирована по поводу рака. После заживления у этих пациентов в некоторых случаях подвздошная кишка заканчивается в виде искусственного отверстия на брюшной стенке. Таким образом, исследователи получили прямой доступ к бактериям тонкого кишечника и смогли изучить происходящее в "реальном времени". Образцы бактерий были проанализированы с помощью новейших методов секвенирования. Было показано, что количество бактерий в подвздошной кишке в значительной степени зависит от питания пациента: периоды без еды в значительной степени уничтожают бактерии в тонком кишечнике. После приема пищи бактерии снова "расцветают". Несмотря на эти колебания "биомассы", связанные с питанием, различные виды бактерий не исчезают, даже если их численность очень мала. "Скорее, каждый вид состоит из большого количества сосуществующих подвидов - подобно различным вариантам COVID-19, которые появляются и исчезают в человеческой популяции - и пропорции каждого подвида меняются очень быстро, даже в течение нескольких часов после приема пищи", - рассказал Макферсон.
Тесное сотрудничество между клиникой и фундаментальными исследованиями, существующее между Университетской больницей Берна и Бернским университетом, оказалось здесь особенно ценным: "Доступность различных типов образцов в сочетании с беспрецедентным документированием клинических деталей медицинским персоналом и углубленным секвенированием микроорганизмов с помощью платформы секвенирования нового поколения делают наше исследование уникальным", - говорит Макферсон. Результаты показывают, что использование "стомических образцов очень эффективно и просто для характеристики кишечной флоры тонкой кишки". Исследователи также смогли продемонстрировать, что образцы, полученные от пациентов со стомой тонкой кишки, являются репрезентативными для кишечной флоры тонкой кишки без операции.
"Мы рассматриваем изменения кишечных бактерий в тонком кишечнике как экосистему. Поскольку система настолько гибкая, каждый вид бактерий может адаптироваться к изменяющейся среде в тонком кишечнике, изменяя пропорции подвидов, и таким образом предотвратить вымирание вида в целом", - объясняет Макферсон. Благодаря этому кишечные бактерии избегают вымирания видов - если только не возникают "узкие места" из-за заболеваний, недоедания или загрязнения окружающей среды. Полученные результаты могут помочь понять взаимодействие между хозяином и кишечными бактериями при таких кишечных заболеваниях, как болезнь Крона, целиакия или язвенный колит, и стать основой для новых терапевтических подходов.
