Новое исследование показывает, что микробиота обеспечивает важные строительные блоки для деления клеток. Организм обладает способностью восстанавливать недостающую ткань печени, когда части органа удаляются. Исследователи из Мюнхенского технического университета (TUM) обнаружили, что на эффективность этого процесса в значительной степени влияют кишечные бактерии. Эти результаты могут улучшить результаты операции на печени у людей, страдающих раком печени и другими заболеваниями.
Человеческая печень обладает удивительной способностью к регенерации, в отличие, например, от сердца. Основные биологические механизмы являются примером роли, которую играют наши кишечные бактерии в процессах, происходящих в других органах. Это продемонстрировано в новом исследовании, проведенном междисциплинарной группой из Университетской клиники TUM Klinikum rechts der Isar и Школы естественных наук TUM.
Короткоцепочечные жирные кислоты
«Здоровый кишечный микробиом состоит из многих видов бактерий. Они играют активную роль в пищеварении. Например, некоторые из них расщепляют углеводы на короткоцепочечные жирные кислоты (SCFA). Клетки печени нуждаются в этих жирных кислотах для роста и деления”, — говорит руководитель исследования проф. Клаус-Петер Janssen из отделения хирургии клиники рехтс-дер-Изар.
Ученым впервые удалось показать, что кишечные бактерии влияют на метаболизм липидов в клетках печени и, следовательно, на их способность к регенерации.
Антибиотики останавливают регенерацию печени
Проф. Janssen и его команда провели эксперименты на мышах, чтобы определить, как нарушенный микробиом влияет на регенерацию печени. У животных, у которых микробиом был нарушен антибиотиками, образование новых клеток печени сильно задерживалось. Ученые уже знали о связи между антибиотиками и нарушением регенерации печени. Однако ранее это объяснялось иммунной реакцией организма или вредными побочными эффектами антибиотиков на клетки печени.
Механистическая связь с кишечными бактериями выявилась только в исследовании TUM. В соответствии с мышами, получавшими антибиотики, клетки печени также не регенерировались у мышей, лишенных микробиома уже при рождении.
“Антибиотики не убивают все кишечные бактерии, — объясняет Анна Сихлер, соавтор исследования. — Однако лекарство изменяет состав микробиома: оставшиеся виды бактерий производят гораздо меньше короткоцепочечных жирных кислот”.
Микробиом обычно восстанавливается в течение нескольких недель после лечения антибиотиками. Текущее исследование показало, что регенерация печени также происходила у животных, получавших антибиотики, но со значительной задержкой. У мышей, лишенных кишечных бактерий, регенерации не происходило. Тем не менее, исследователи смогли стимулировать регенерацию печени, обработав их точно определенным “стартовым набором микробиома.
Эксперименты с органоидами и клетками человека
Используя органоиды, состоящие из мышиных клеток — по сути, миниатюрных печени в чашке Петри, — исследователи продемонстрировали, что SCFA обеспечивают необходимые строительные блоки для клеточной мембраны в клетках печени. Если SCFA не присутствуют в достаточных количествах, клетки отказываются расти и размножаться. Когда клетки размножались из-за наличия достаточного количества жирных кислот, команда обнаружила, что фермент, известный как SCD1, был особенно активен.
Выводы
Эти результаты могут быть использованы для новых исследований, в которых композиции микробиома обеспечивают лучшие условия для регенерации печени. Затем врачи могут исследовать кишечные бактерии пациентов, чтобы определить, благоприятны ли условия для операции или лучше подождать восстановления микробиома.