PDF Basket
Populacja mikroorganizmów zamieszkujących nasze jelita to jedno z największych skupisk tego typu organizmów na Ziemi. Mikrobiom, bo tak łącznie określa się te mikroorganizmy, ma ogromny wpływ na nasze dobre samopoczucie, regulując działanie wielu funkcji naszego ciała, od metabolizmu po fizjologię, odżywianie i układ odpornościowy. Jakakolwiek zmiana w obrębie mikrobiomu jelitowego może mieć poważne konsekwencje dla ogólnego stanu zdrowia człowieka.
„Za kształtowanie i regulację mikrobiomu jelitowego odpowiada wiele czynników, w tym skład genomu gospodarza, lokalne środowisko jelitowe oraz dieta”, wyjaśnia Eran Elinav, profesor immunologii w izraelskim Instytucie Naukowym Weizmanna oraz kierownik Wydziału Raka i Mikrobiomu w Niemieckim Centrum Badań nad Rakiem (DKFZ). „Ostatnie badania wykazały, że zaburzenie mikrobiomu jelitowego może prowadzić do schorzeń, takich jak otyłość, cukrzyca, nieswoiste zapalenie jelit, choroba Leśniowskiego-Crohna – a nawet rak”.
Pracując przy finansowanym ze środków UE i wspieranym przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych (ERBN) projekcie META-BIOME, Elinav i jego laboratorium starają się lepiej zrozumieć mechanizmy takich zaburzeń. „Chcemy odkryć, jakie czynniki zakłócają komunikację między mikrobiomem i pozostałą częścią organizmu człowieka”, dodaje badacz. „Mamy nadzieję, że w ten sposób uda się nam utorować drogę do nowych terapii nacelowanych na mikrobiom, które pozwolą lepiej go regulować, co ostatecznie przełoży się na możliwość zapobiegania rozwojowi chorób przewlekłych”.
Zakłócona komunikacja
Badania skupiają się na sensorze, który odgrywa kluczową rolę w regulacji składu mikrobiomu jelitowego – inflamasomie NLRP6. W ramach wcześniejszego badania laboratorium, którym zarządza Elinav, użyło myszy, by wykazać, że nieobecność tego sensora powoduje zakłócenie komunikacji między mikrobiomem a gospodarzem. „Taki brak komunikacji powoduje zmianę składu mikrobiomu, wpływa na jego zdolność do poprawnego funkcjonowania oraz prowadzi do wielu różnych chorób”, zauważa Elinav.
Naukowcy wykorzystali te informacje w ramach projektu META-BIOME, by lepiej zbadać przyczyny zakłóceń w komunikacji. „Odkryliśmy, że bakterie komensalne – pożyteczne mikroorganizmy dostarczające ważnych składników odżywczych – uwalniają małe cząsteczki, których obecność jest wykrywana przez NLRP6 i komunikowana gospodarzowi”, mówi Elinav.
Organizm gospodarza używa tych informacji, by zaspokoić potrzeby tych istotnych mikroorganizmów oraz by chronić je przed konkurencją ze strony innych drobnoustrojów. „Dzięki temu jelita są zdrowe i dobrze funkcjonują”, dodaje Elinav. „Jednak jeśli sensor NLRP6 jest nieobecny, te ważne informacje nie są poprawnie przekazywane, co prowadzi do problemów”.
Przełom
Mimo że odkrycie to samo w sobie było przełomem – stanowi jeden z pierwszych przykładów mechanizmu molekularnego wyjaśniającego działanie czynników zakłócających działania mikrobiomu jelitowego – naukowcy postanowili kontynuować badania. Udało im się ustalić, że zmieniony mikrobiom nie tylko zwiększa ryzyko zachorowania u pojedynczych zwierząt, ale może też być przenoszony do myszy, u których nie występuje upośledzenie sensora.
Aby poznać ten fascynujący, lecz słabo zbadany transfer fenotypu, Elinav i jego zespół wykorzystali fakt, że w niewoli myszy wykazują koprofagię, czyli tendencję do zjadania odchodów innych osobników. Zjawisko to przyczynia się do przenoszenia mikrobiomu i funkcji, które on reguluje, między myszami. Elinav zauważa, że mikrobiom może zostać przeniesiony także do organizmów myszy pozbawionych szkodliwych bakterii, a także do ciał zwierząt, które są trzymane w specjalnych sterylnych izolatorach, a w ich otoczeniu i organizmach nie ma żadnych mikrobiomów.
Gdy dojdzie do przeniesienia niesprawnego mikrobiomu, mikroorganizmy wydzielają drobne cząsteczki, które tłumią reakcję sensora NLRP6 u genetycznie zdrowego biorcy. To z kolei prowadzi do wytworzenia stanu upośledzenia funkcji NLRP6 u nowego gospodarza, co pozwala organizmom tworzącym nieprawidłowy mikrobiom zdominować pożyteczne bakterie komensalne, w wyniku czego myszy stają się bardziej podatne na choroby.
„Choć konieczne są dalsze badania, odkrycie to sugeruje, że w niektórych przypadkach choroby niezakaźne, takie jak otyłość i cukrzyca, mogą być przenoszone między poszczególnymi osobnikami za pośrednictwem ich mikrobiomu”, mówi Elinav.
Jak twierdzi Elinav, odkrycie to przyniesie przełom w naszym rozumieniu biologii. „Projekt META-BIOME radykalnie zmienił naszą wiedzę na temat związku organizmu z zamieszkującymi go drobnoustrojami”, podsumowuje badacz. „Wiedząc, jak te mikroby komunikują się z organizmem człowieka oraz znając czynniki, które mogą zakłócać taki przepływ sygnałów, możemy zacząć pracować nad metodami leczenia różnych chorób wywołanych nieprawidłowym działaniem mikrobiomu”.