Микроорганизмы помогают управлять тем, как кишечник использует свои геныМикроорганизмы помогают управлять тем, как кишечник использует свои гены
Микроорганизмы, помогающие расщеплять пищу, фактически подсказывают кишечнику, как лучше выполнять свою работу, говорится в новом исследовании.
По словам авторов исследования, опубликованного в в журнале Cellular and Molecular Gastroenterology and Hepatology, микробы способны влиять на то, какие гены кишечника будут задействованы, и, в свою очередь, это взаимодействие может привести к перестройке эпителиальных клеток, выстилающих кишечник, чтобы они соответствовали пищевому рациону.
"Кишечник - это удивительный интерфейс, он получает информацию как от пищевого рациона, так и от микробов, которые в нем обитают", - говорит Джон Роулз, профессор молекулярной геномики и микробиологии в Университете Дьюка. Другими словами, кишечник постоянно интерпретирует и адаптируется к сложным комбинациям диетических и микробных стимулов. Однако стратегии которые кишечный эпителий интегрирует эти совпадающие источники информации, остаются неизвестными.
Чтобы начать разбирать "сообщения", поступающие от микроорганизмов к клеткам кишечника, исследователи сравнили мышей, выращенных без микробов в кишечнике, и мышей с нормальным микробиомом. Ученые сосредоточились на перекрестном взаимодействии между транскрипцией РНК - копированием ДНК в РНК - и белками, которые включают или выключают этот процесс в тонком кишечнике, где происходит поглощение жиров и других питательных веществ. Хотя и безмикробные, и нормальные мыши были способны метаболизировать жирные кислоты при диете с высоким содержанием жиров, поразительным открытием стало то, что безмикробные животные использовали совершенно другой набор генов, чтобы справиться с едой с высоким содержанием жиров. "Мы были удивлены, обнаружив, что гены, которые эпителий кишечника использует для реагирования на пищевые жиры, отличается в зависимости от наличия или отсутствия микробов", - сказал Роулз.
Исследователи также обнаружили, что бактерии могут помогать кишечнику усваивать жиры. "Это закономерный результат многочисленных исследований, проведенных в нашей лаборатории - микроорганизмы действительно способствуют усвоению липидов", - объясняет он. "И это, на определенном уровне, также влияет на системные процессы, такие как увеличение веса". У безмикробных мышей наблюдалось повышение активности генов, участвующих в окислении жирных кислот, буквально сжигании жирных кислот для обеспечения топливом клеток кишечника.
"Обычно мы думаем, что кишечник просто выполняет свою работу, поглощая питательные вещества через эпителий, чтобы поделиться ими с остальным организмом, но кишечник тоже должен есть", - отмечает Роулз. "Поэтому кишечник безмикробных животных потребляет больше жиров, чем если бы там были микробы". И это может отражать различия в составе эпителиальных клеток кишечника.
"В последнее время появилось множество работ, показывающих, что существует значительная способность изменять как общую архитектуру кишечника, так и отдельные генные программы", - говорит Роулз. "Кишечник поразительно пластичен и некоторые аспекты этой пластичности прояснены в нашей работе".
Исследователи сосредоточили свои усилия на транскрипционном факторе под названием HNF4-Alpha, который, как известно, регулирует гены, участвующие в липидном обмене, и гены, реагирующие на микробы. "Мы подумали, что он может представлять собой интерфейс между интерпретацией информации, которая поступает из микробных источников и из пищевого жира. В итоге мы выяснили, что HNF4-альфа играет важную роль в одновременной интеграции нескольких сигналов в кишечнике", - сказал Роулз. "Это определяет потенциальные транскрипционные механизмы для адаптации кишечника к многочисленным сигналам и то, как микробиота может модулировать всасывание липидов в кишечнике, обновление эпителиальных клеток и системный энергетический баланс".
"Каждый раз, когда безмикробные животные предстают необычными, это учит нас чему-то новому о влиянии микробиома на то, что мы считаем "нормальной" биологией животных", - добавил он.
