В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Immunity, ученые описывают важнейшую роль дисбиоза кишечника во время беременности в развитии чрезмерного пироптоза макрофагов, который повышает уязвимость к сепсису.
Мужчины чаще страдают от сепсиса по сравнению с женщинами. Однако некоторые события, такие как беременность, повышают риск развития тяжелого сепсиса у женщин, что является одной из основных причин материнской заболеваемости и смертности во всем мире. Изменения в иммунном ответе, вероятно, ответственны за повышение восприимчивости и тяжести инфекций, которые возникают по мере развития беременности. Однако точные механизмы, ответственные за повышенный риск развития сепсиса во время беременности, остаются неясными.
В данном исследовании ученые выяснили, как дисбиоз кишечника во время беременности подавляет макрофаг-зависимый иммунный ответ хозяина и впоследствии приводит к повышенному риску сепсиса. С этой целью авторы исследовали уязвимость беременных мышей к индуцированному сепсису, используя две различные экспериментальные модели экспериментального сепсиса. Эти модели включали полимикробный перитонит, вызванный пневмонией, вследствие интратрахеальной инокуляцией Pseudomonas aeruginosa, и операцию по перевязке и пункции толстой кишки (CLP).
Потенциальная роль дисбиоза кишечника во время беременности в усилении сепсиса оценивалась путем трансплантации фекальной микробиоты, полученной от беременных женщин или мышей, небеременным мышам. Группа также провела секвенирование генов 16S рибосомальной РНК, чтобы определить, как дисбиоз микроорганизмов кишечника влияет на восприимчивость к сепсису во время беременности. Кроме того, было проведено протеомное исследование.
Было установлено, что беременность ухудшает течение сепсиса, характеризующегося чрезмерной воспалительной реакцией, тяжелым повреждением многих органов и слабым бактериальным клиренсом. Более того, трансплантация фекальной микробиоты от беременных мышей увеличивала воспалительную реакцию и риск смерти среди небеременных мышей с сепсисом. Напротив, трансплантация фекальной микробиоты от небеременных мышей снижала смертность от сепсиса. Таким образом, изменения в микрофлоре кишечника во время беременности повышают уязвимость к сепсису. Кроме того, дисбиоз кишечника был связан с иммунной дисфункцией, что привело к повышению восприимчивости к сепсису у мышей.
Метаболомный анализ содержимого толстой кишки, полученного от беременных мышей, показал заметное изменение метаболических характеристик их кишечной микробиоты, например, снижение уровня формононетина (FMN). Кроме того, у беременных мышей, подвергшихся процедуре CLP, наблюдалось снижение уровня Parabacteroides merdae в лаваже перитонеальной жидкости, что коррелировало с более низкими концентрациями FMN. Эти данные свидетельствуют о том, что P. merdae может влиять на биодоступность эндогенного FMN. Микробные b-галактозидазы кишечника также катализировали гидролиз биологически активных веществ из пищи, что приводило к образованию агликонов изофлавонов, таких как FMN.
В перитонеальной полости беременных мышей с сепсисом наблюдалось избирательное истощение макрофагов. Трансплантация фекальной микробиоты беременных мышей небеременным мышам также воспроизводила эту реакцию. Истощение макрофагов с помощью клодронатных липосом усугубило CLP-индуцированный сепсис, тем самым сведя на нет защитные эффекты терапии FMN. Беременность или трансплантация фекальной микробиоты от беременных мышей увеличила уровень гибели перитонеальных макрофагальных клеток у мышей с сепсисом. Напротив, терапия FMN снижала гибель перитонеальных макрофагов.
Более высокая частота гибели перитонеальных макрофагов у беременных мышей с сепсисом, которым вводили ингибитор каспазы-1, но не другие ингибиторы клеточной смерти, предполагает, что для увеличения гибели макрофагов при сепсисе во время беременности запускается механизм пироптоза. Терапия FMN ингибировала синтез газдермина D (GSDMD) и каспазы-1 p20, а также олигомеризацию апоптоз-ассоциированных частиц (ASC), вызванную воздействием липополисахарида (LPS)/аденозинтрифосфата (ATP) в макрофагах, полученных из костного мозга (BMDM), тем самым подавляя пироптоз макрофагов и высвобождение интерлейкина 18 (IL-18) и IL-1b.
Кроме того, FMN снижал транскрипцию рибонуклеиновой кислоты (мРНК) Nlrp3 среди LPS/ATP-активированных BMDM. Это позволило открыть новый механизм, с помощью которого FMN может регулировать пироптоз. Глушение гетерогенного ядерного рибонуклеопротеина U-подобного белка 2 (hnRNPUL2) генетически снижало пироптоз макрофагов. Помимо этого, комплексный анализ показал, что FMN может напрямую взаимодействовать с hnRNPUL2. Это способствует его последующей ассоциации с шапероном теплового шока 70 (HSC70), который взаимодействует с неправильно сформированными или денатурированными белками, что в конечном итоге способствует распаду лизосомальных белков как жизненно важного механизма клеточного гомеостаза.
FMN также способствовал колокализации hnRNPUL2 с лизосомами, тем самым уменьшая его ядерное накопление в LPS/ATP-активированных BMDM. Анализы репортерных генов и иммунопреципитации хроматина (ChIP) показали, что hnRNPUL2 непосредственно взаимодействовал с промоторной областью и стимулировал транскрипцию Nlrp3 в BMDMs. Эти результаты показывают, что FMN ингибировал пироптоз макрофагов через снижение экспрессии гена Nlrp3 и ядерное накопление hnRNPUL2.
В целом, результаты исследования подчеркивают функцию оси hnRNPUL2- NLRP3, которая опосредуется дисбиозом P. merdae и снижением уровня метаболитов FMN, в чрезмерной стимуляции пироптоза макрофагов при сепсисе, вызванном иммунной дисфункцией во время беременности. Поэтому в будущих исследованиях следует рассмотреть возможность использования препаратов или добавок FMN в качестве терапевтического подхода к лечению сепсиса у беременных женщин.
