Vedci vyvíjajú molekuly, ktoré môžu prestavať črevné baktérie do zdravšieho stavu

Vedci zo spoločnosti Scripps Research vyvinuli molekuly, ktoré môžu remodelovať bakteriálnu populáciu čriev do zdravšieho stavu, a prostredníctvom experimentov na myšiach dokázali, že to znižuje hladinu cholesterolu a silne inhibuje stav zhrubnutej tepny známy ako ateroskleróza.

Vedci, ktorí hlásia svoje zistenia v Prírodná biotechnológia , vytvoril súbor molekúl nazývaných peptidy, ktoré môžu spomaliť rast menej žiaducich druhov črevných baktérií.

U myší, u ktorých sa z diéty s vysokým obsahom tukov vyvinie vysoký cholesterol a ateroskleróza, peptidy priaznivo posúvali rovnováhu druhov v črevnom mikrobióme, čo sa týka biliónov baktérií, ktoré žijú vo vnútri tráviaceho systému.

Tento posun znížil hladinu cholesterolu a dramaticky spomalil hromadenie tukových usadenín v tepnách-príznaky, ktoré sú charakteristickými znakmi aterosklerózy.

Ateroskleróza je stav, ktorý vedie k infarktu a mŕtvici, dve hlavné príčiny smrti medzi ľuďmi.

„Pre nás bolo prekvapujúce, že jednoduchá prestavba črevného mikrobiómu môže mať taký rozsiahly účinok, “hovorí spoluautor štúdie Reza Ghadiri, Ph.D., profesor na Katedre chémie vo výskume Scripps.

Črevné mikróby formujú naše zdravie

Črevný mikrobióm, ktorý zahŕňa stovky bakteriálnych druhov, sa vyvinul už dávno ako súčasť základnej symbiózy:Baktérie dostanú miesto na život a veľa na jedenie, a na oplátku, pomáhajú svojim zvieracím hostiteľom, do značnej miery tým, že im pomôžete stráviť jedlo.

Za posledné dve desaťročia tieto symbiotické baktérie sa stali stredobodom intenzívnej štúdie po celom svete, pretože vedci zistili, že mikróby-čiastočne tým, že produkujú molekuly nazývané metabolity-nielen pomáhajú tráviť jedlo, ale zohrávajú úlohu aj v metabolizme, imunita a ďalšie dôležité funkcie.

Vedci sa tiež dozvedeli, že táto symbióza môže mať negatívny vplyv na ľudských hostiteľov baktérií. Keď ľudia nadmerne používajú antibiotiká alebo konzumujú „západnú“ diétu bohatú na sacharidy, tuky, a cukor, črevný mikrobióm môže byť zmenený spôsobmi, ktoré podporujú ochorenie.

Naozaj, Teraz sa zdá, že zvýšené riziko obezity cukrovka, hypertenzia, a ateroskleróza spôsobená západnou stravou je čiastočne spôsobená nepriaznivými zmenami v mikrobióme.

Toto uznanie viedlo výskumníkov k hľadaniu spôsobov, ako prerobiť mikrobióm, s cieľom vrátiť tieto nepriaznivé zmeny späť a obnoviť dobré zdravie.

Ghadiri a jeho tím pracujú na metóde, ktorá zahŕňa dodávanie malých molekúl na zabitie alebo spomalenie rastu zlých črevných baktérií bez ovplyvnenia dobrých črevných baktérií.

Náš prístup, pomocou malých molekúl nazývaných cyklické peptidy, je inšpirovaný prírodou, Naše bunky prirodzene používajú na reguláciu našich populácií črevných mikróbov rozmanitú zbierku molekúl vrátane antimikrobiálnych peptidov. "

Luke Leman, Ph.D, Spoluautor a odborný asistent, Katedra chémie, Výskum Scripps

Skríningový systém na identifikáciu remodelérov mikrobiómov

Pred experimentmi, tím už mal malú zbierku cyklických peptidov, ktoré boli vyrobené chemickými technikami.

Na štúdium, vytvorili skríningový systém, aby určili, či niektorý z týchto peptidov môže prospešne remodelovať črevný mikrobióm cicavcov potlačením nežiaducich črevných bakteriálnych druhov.

Použitie myší, ktoré sú geneticky citlivé na vysoký cholesterol, kŕmili zvieratá diétou západného typu, ktorá rýchlo a spoľahlivo produkuje vysoký cholesterol v krvi a aterosklerózu, ako aj nepriaznivé posuny v črevnom mikrobióme.

Vedci potom odobrali vzorky z črevného obsahu zvierat a na každú vzorku použili iný cyklický peptid.

O deň neskôr, sekvenovali bakteriálnu DNA vo vzorkách, aby určili, ktoré peptidy posunuli črevný bakterióm v požadovanom smere.

Vedci čoskoro identifikovali dva peptidy, ktoré výrazne spomalili rast nežiaducich črevných baktérií, posunutie druhovej rovnováhy bližšie k tomu, čo sa pozoruje u myší, ktoré sú kŕmené zdravšou výživou.

Použitie týchto peptidov na liečbu myší náchylných na aterosklerózu, ktoré konzumovali západnú diétu s vysokým obsahom tukov, zistili výrazné zníženie hladín cholesterolu v krvi zvierat v porovnaní s neošetrenými myšami-asi o 36 percent po dvoch týždňoch liečby.

Tiež zistili, že po 10 týždňoch aterosklerotické plaky v tepnách liečených myší boli zmenšené asi o 40 percent, v porovnaní s tými u neošetrených myší.

„Boli to skutočne pozoruhodné efekty, “Hovorí Ghadiri.

Cyklické peptidy použité v štúdii zrejme interagujú s vonkajšími membránami určitých bakteriálnych buniek spôsobmi, ktoré spomaľujú alebo zastavujú rast buniek.

Ghadiri a jeho tím skúmajú tieto peptidy roky a zostavili súbor desiatok, ktoré nevykazujú žiadnu toxicitu pre bunky cicavcov.

Molekuly tiež prechádzajú črevom bez toho, aby sa dostali do krvného obehu. V štúdii, peptidy boli dodávané myšiam v pitnej vode a neboli spájané so žiadnymi nepriaznivými vedľajšími účinkami.

Rozveselení demonštráciou dôkazu princípu, vedci teraz testujú svoje peptidy na myšiach, ktoré modelujú diabetes, ďalší bežný stav, ktorý bol spojený s nezdravým mikrobiómom.

„Riadená remodelácia mikrobiómu myšieho čreva inhibuje rozvoj aterosklerózy“ napísal Poshen Chen, Audrey Blacková, Adam Sobel, Yannan Zhao, Purba Mukherjee, Bhuvan Molparia, Nina Moore, Nemecký muench, Jiejun Wu, Weixuan Chen, Antonio Pinto, Bruce Maryanoff, Alan Saghatelian, Pejman Soroosh, Ali Torkamani, Luke Leman a Reza Ghadiri.

• Nové antisense liečivá sľubujú zlepšenie zdravia ľudí s NAFLD
• Vegetariáni majú nižší BMI a sú menej extrovertní ako ľudia, ktorí jedia mäso