Ученые разрабатывают молекулы, которые могут реконструировать кишечные бактерии до более здорового состояния.

Ученые из Scripps Research разработали молекулы, которые могут реконструировать бактериальную популяцию кишечника до более здорового состояния, и в ходе экспериментов на мышах они показали, что это снижает уровень холестерина и сильно подавляет состояние утолщенной артерии, известное как атеросклероз.

Ученые, которые сообщают о своих выводах в Природа Биотехнологии , создали набор молекул, называемых пептидами, которые могут замедлять рост нежелательных видов кишечных бактерий.

У мышей, у которых наблюдается высокий уровень холестерина и атеросклероз из-за диеты с высоким содержанием жиров, пептиды положительно изменили баланс видов в микробиоме кишечника, который относится к триллионам бактерий, обитающих в пищеварительной системе.

Этот сдвиг снизил уровень холестерина и резко замедлил накопление жировых отложений в артериях - симптомы, которые являются отличительными признаками атеросклероза.

Атеросклероз - это состояние, которое приводит к сердечным приступам и инсультам, две основные причины смерти среди людей.

«Для нас было удивительно, что простое ремоделирование микробиома кишечника может иметь такой обширный эффект, "говорит соавтор исследования Реза Гадири, Кандидат наук., профессор кафедры химии Scripps Research.

Микробы кишечника формируют наше здоровье

Микробиом кишечника, который включает сотни видов бактерий, возникли давно как часть фундаментального симбиоза:бактерии получают место для жизни и достаточное количество еды, и взамен они помогают своим животным-хозяевам, в основном помогая им переваривать пищу.

За последние два десятилетия эти симбиотические бактерии стали предметом интенсивных исследований во всем мире, поскольку ученые обнаружили, что микробы - отчасти за счет производства молекул, называемых метаболитами, - не только помогают переваривать пищу, но и играют роль в метаболизме, иммунитет и другие важные функции.

Ученые также узнали, что этот симбиоз может иметь обратную сторону для человеческих хозяев бактерий. Когда люди злоупотребляют антибиотиками или придерживаются "западной" диеты, богатой углеводами, жиры, и сахар, микробиом кишечника может быть изменен таким образом, чтобы способствовать развитию болезни.

Действительно, теперь выясняется, что повышенный риск ожирения, диабет, гипертония, и атеросклероз, вызванный западной диетой, отчасти вызван неблагоприятными изменениями в микробиоме.

Это признание побудило исследователей искать способы реконструировать микробиом, с целью откатить эти неблагоприятные изменения, чтобы восстановить хорошее здоровье.

Гадири и его команда работали над методом, который включает доставку небольших молекул для уничтожения или замедления роста вредных кишечных бактерий, не затрагивая хорошие кишечные бактерии.

<цитата>

Наш подход, с использованием небольших молекул, называемых циклическими пептидами, вдохновлен природой, Наши клетки естественным образом используют разнообразный набор молекул, включая антимикробные пептиды, для регулирования популяций кишечных микробов ».

Люк Леман, Кандидат наук, Соавтор и доцент, Кафедра химии, Scripps Research

Система скрининга для выявления ремоделиров микробиома

До экспериментов у команды уже была небольшая коллекция циклических пептидов, созданных с помощью химических методов.

Для исследования, они создали систему скрининга, чтобы определить, может ли какой-либо из этих пептидов выгодно реконструировать микробиом кишечника млекопитающих путем подавления нежелательных видов кишечных бактерий.

Использование мышей, генетически предрасположенных к высокому холестерину, они кормили животных диетой западного типа, которая быстро и надежно вырабатывала высокий холестерин в крови и атеросклероз, а также неблагоприятные сдвиги в микробиоме кишечника.

Затем исследователи взяли образцы содержимого кишечника животных и применили к каждому образцу свой циклический пептид.

Через день они секвенировали бактериальную ДНК в образцах, чтобы определить, какие пептиды сдвинули бактериом кишечника в желаемом направлении.

Вскоре ученые идентифицировали два пептида, которые значительно замедлили рост нежелательных кишечных бактерий. сдвиг баланса видов ближе к тому, что наблюдается у мышей, которых кормят более здоровой пищей.

Используя эти пептиды для лечения мышей, склонных к атеросклерозу, которые ели западную диету с высоким содержанием жиров, они обнаружили поразительное снижение уровня холестерина в крови животных по сравнению с нелеченными мышами - примерно на 36 процентов после двух недель лечения.

Они также обнаружили, что через 10 недель площадь атеросклеротических бляшек в артериях обработанных мышей уменьшилась примерно на 40 процентов, по сравнению с таковыми у необработанных мышей.

"Это были действительно замечательные эффекты, "- говорит Гадири.

Циклические пептиды, использованные в исследовании, очевидно, взаимодействуют с внешними мембранами определенных бактериальных клеток таким образом, что замедляют или останавливают рост клеток.

Гадири и его команда изучали эти пептиды в течение многих лет и составили набор из десятков, которые не проявляют токсичности для клеток млекопитающих.

Молекулы также проходят через кишечник, не попадая в кровоток. В исследовании, пептиды были доставлены мышам с питьевой водой и не были связаны с какими-либо побочными эффектами.

Ободренный демонстрацией принципа, исследователи сейчас тестируют свои пептиды на мышах, моделирующих диабет, еще одно распространенное заболевание, связанное с нездоровым микробиомом.

«Направленное ремоделирование микробиома кишечника мыши подавляет развитие атеросклероза», - написал Пошен Чен, Одри Блэк, Адам Собель, Яннань Чжао, Пурба Мукерджи, Бхуван Молпария, Нина Мур, Немецкий Мюнх, Цзецзюнь Ву, Вэйсюань Чен, Антонио Пинто, Брюс Марьянов, Алан Сагательян, Пейман Соруш, Али Торкамани, Люк Леман и Реза Гадири.

• Новый антисмысловой препарат обещает улучшить здоровье людей с НАЖБП
• У вегетарианцев более низкий ИМТ, и они менее экстравертированы, чем мясоеды.