«Наши результаты способствуют лучшему пониманию того, как кишечные бактерии и слой слизи работают вместе, что в конечном итоге может привести к новым стратегиям лечения заболеваний, связанных с западной диетой, таких как воспалительное заболевание кишечника язвенный колит», — говорит Сандра Холмберг, аспирант кафедры молекулярной биологии Университета Умео.
Чтобы защитить себя от триллионов микроорганизмов в нашем кишечнике, наш организм нуждается в эффективных защитных механизмах. Одной из основных защит является слой слизи, который покрывает стенку кишечника. В норме эта слизь непроницаема для бактерий и, таким образом, поддерживает здоровую дистанцию от кишечных бактерий. В толстой кишке, где количество бактерий больше всего, этот барьер сохраняется за счет непрерывного секреции слизи нашим организмом.
Диета формирует состав кишечных бактерий и слизистый барьер. Предыдущие исследования показали, что если мышам давать западную диету с высоким содержанием жиров и сахара, которая также содержит мало пищевых волокон, состав кишечного бактериального сообщества меняется, выделяется меньше слизи, а оставшаяся слизь становится проницаемой для бактерий.
Это увеличивает риск инфекции и воспаления, потому что кишечные бактерии могут приблизиться к организму. Поскольку инфекция и воспаление являются скорее исключением, чем правилом, было неясно, какие кишечные бактерии важны для регуляции слизи и каков механизм.
В сотрудничестве с исследователями из Германии и Финляндии научный сотрудник Бьорн Шредер (Björn Schröder) и его группа исследовали именно это, наблюдая за людьми, которые изменили свой рацион питания, а затем используя мышиные модели для изучения влияния кишечных бактерий на функцию слизи.
В трехмесячном исследовании здоровые участники увеличили ежедневное потребление пищевых волокон на 10 граммов, что эквивалентно примерно четырем яблокам или 3 децилитрам овсянки. Чтобы изучить значимость повышенного потребления клетчатки, кишечные бактерии были собраны в начале и в конце исследования.
Затем эти кишечные бактерии были пересажены мышам, которых кормили западной пищей с низким содержанием клетчатки. В группе животных, которым с самого начала исследования пересаживали кишечные бактерии, исследователи наблюдали повреждение слизистого слоя. Противоположная картина наблюдалась в группе с повышенным потреблением пищевых волокон, где слой слизи выглядел нормально.
«Результат подчеркивает важную роль, которую пищевые волокна играют для наших кишечных бактерий, что, в свою очередь, способствует поддержанию важного слизистого барьера», — говорит Рэйчел Фини, докторант кафедры молекулярной биологии Университета Умео.
Исследователи дополнительно изучили бактериальный состав кишечных бактерий и увидели, среди прочего, что количество бактерии Blautia было выше после периода повышенного потребления клетчатки. Его присутствие также коррелировало с функцией слизи, измеренной у мышей.
В дополнительных исследованиях на мышах, где вместе с западной диетой добавляли только блаутию, можно было отметить аналогичные улучшения функции слизи, которые ранее наблюдались при трансплантации человеческих высоковолокнистых бактерий.
Используя специализированную технику измерения слизи, исследователи обнаружили, что даже секретируемые молекулы из Blautia могут напрямую стимулировать секрецию слизи, объясняя, как ее присутствие может поддерживать функцию слизи в среде с низким содержанием волокон.
При дальнейшем поиске идентичности этих молекул, секретируемых Blautia, исследователи обнаружили короткоцепочечные жирные кислоты — структуры, которые, как ранее было показано, полезны для здоровья кишечника. Удивительно, но эти молекулы смогли напрямую улучшить функцию слизи, которая описывает механизм, лежащий в основе функционирования бактерий.
Добавление Blautia также снизило тяжесть инфекции кишечного мышиного патогена, похожего на болезнетворную бактерию человека E. coli.
«Таким образом, мы пришли к выводу, что Blautia также может оказывать защитное действие в случае заражения», — говорит Вишну Прасуданан, научный сотрудник кафедры молекулярной биологии Университета Умео.