Znanstveniki razvijajo molekule, ki lahko preoblikujejo črevesne bakterije v bolj zdravo stanje

Znanstveniki iz Scripps Research so razvili molekule, ki lahko preoblikujejo bakterijsko populacijo črevesja v bolj zdravo stanje, in s poskusi na miših so pokazali, da to znižuje raven holesterola in močno zavira stanje zadebeljene arterije, znano kot ateroskleroza.

Znanstveniki, ki poročajo o svojih ugotovitvah v Biotehnologija narave , ustvaril niz molekul, imenovanih peptidi, ki lahko upočasnijo rast manj zaželenih vrst črevesnih bakterij.

Pri miših, ki zaradi prehrane z visoko vsebnostjo maščob razvijejo visok holesterol in aterosklerozo, peptidi so ugodno premaknili ravnovesje vrst v črevesnem mikrobiomu, ki se nanaša na bilijone bakterij, ki živijo v prebavnem sistemu.

Ta premik je znižal raven holesterola in dramatično upočasnil kopičenje maščobnih oblog v arterijah-simptomi, ki so značilni za aterosklerozo.

Ateroskleroza je stanje, ki vodi do srčnih napadov in kapi, dva vodilna vzroka smrti med ljudmi.

"Za nas je bilo presenetljivo, da ima lahko preprosto preoblikovanje črevesnega mikrobioma tako obsežen učinek, "pravi soavtorica študije Reza Ghadiri, Doktor znanosti, profesor na Oddelku za kemijo pri Scripps Research.

Črevesni mikrobi oblikujejo naše zdravje

Črevesni mikrobiom, ki vključuje na stotine bakterijskih vrst, so se razvile že zdavnaj kot del temeljne simbioze:bakterije dobijo prostor za bivanje in dovolj hrane, in v zameno, pomagajo svojim gostiteljem živali, predvsem tako, da jim pomaga pri prebavi hrane.

V zadnjih dveh desetletjih je te simbiotske bakterije so postale središče intenzivnega raziskovanja po vsem svetu, saj so znanstveniki odkrili, da mikrobi-deloma s proizvodnjo molekul, imenovanih presnovki-ne pomagajo le pri prebavi hrane, ampak imajo tudi vlogo pri presnovi, imunost in druge pomembne funkcije.

Znanstveniki so tudi izvedeli, da ima lahko ta simbioza slabost za človeške gostitelje bakterije. Ko ljudje prekomerno uživajo antibiotike ali uživajo "zahodnjaške" diete, bogate z ogljikovimi hidrati, maščobe, in sladkor, črevesni mikrobiom je mogoče spremeniti na načine, ki spodbujajo bolezni.

Prav zares, zdaj se zdi, da povečano tveganje za debelost, sladkorna bolezen, hipertenzija, in ateroskleroza, ki jo povzroča zahodnjaška prehrana, sta deloma posledica škodljivih sprememb mikrobioma.

Zaradi tega priznanja so raziskovalci iskali načine za preoblikovanje mikrobioma, s ciljem odpraviti te škodljive spremembe za ponovno vzpostavitev dobrega zdravja.

Ghadiri in njegova ekipa delata na metodi, ki vključuje dostavo majhnih molekul, ki ubijajo ali upočasnjujejo rast slabih črevesnih bakterij, ne da bi vplivale na dobre črevesne bakterije.

Naš pristop, z uporabo majhnih molekul, imenovanih ciklični peptidi, navdihuje narava, Naše celice naravno uporabljajo raznoliko zbirko molekul, vključno s protimikrobnimi peptidi, za uravnavanje populacije mikrobov v črevesju. "

Luke Leman, Doktor znanosti, So-višji avtor in docent, Oddelek za kemijo, Scripps raziskave

Sistem presejanja za identifikacijo preoblikovalcev mikrobiomov

Pred poskusi je ekipa je že imela majhno zbirko cikličnih peptidov, ki so bili narejeni s kemičnimi tehnikami.

Za študij, vzpostavili so presejalni sistem, da bi ugotovili, ali bi kateri od teh peptidov lahko koristno preoblikoval črevesni mikrobiom sesalcev z zatiranjem nezaželenih črevesnih bakterijskih vrst.

Z uporabo miši, ki so genetsko dovzetne za visok holesterol, hranili so živali z zahodno prehrano, ki hitro in zanesljivo povzroči visok holesterol v krvi in ​​aterosklerozo, pa tudi škodljive premike v črevesnem mikrobiomu.

Raziskovalci so nato vzorčili vsebino črevesja živali in na vsak vzorec nanesli drugačen ciklični peptid.

Dan kasneje, v vzorcih so sekvencirali bakterijsko DNA, da bi ugotovili, kateri peptidi so premaknili črevesni bakteriom v želeno smer.

Znanstveniki so kmalu ugotovili dva peptida, ki sta znatno upočasnila rast neželenih črevesnih bakterij, premik ravnovesja vrst bližje tistemu, kar vidimo pri miših, ki se prehranjujejo bolj zdravo.

Z uporabo teh peptidov za zdravljenje miši, nagnjenih k aterosklerozi, ki so uživale zahodno prehrano z visoko vsebnostjo maščob, ugotovili so izrazito znižanje ravni holesterola v krvi živali v primerjavi z nezdravljenimi miši-približno 36 odstotkov po dveh tednih zdravljenja.

Ugotovili so tudi, da po 10 tednih, aterosklerotični plaki v arterijah zdravljenih miši so se zmanjšali za približno 40 odstotkov, v primerjavi s tistimi pri nezdravljenih miših.

"To so bili res izjemni učinki, "Pravi Ghadiri.

Ciklični peptidi, uporabljeni v študiji, očitno medsebojno delujejo z zunanjimi membranami določenih bakterijskih celic na način, ki upočasni ali ustavi rast celic.

Ghadiri in njegova ekipa že leta raziskujeta te peptide in sestavila na desetine, ki ne kažejo strupenosti za celice sesalcev.

Molekule prehajajo tudi skozi črevo, ne da bi vstopile v krvni obtok. V študiji je peptidi so bili miši dostavljeni v pitni vodi in niso bili povezani s škodljivimi stranskimi učinki.

Navdušen nad dokazom načela, raziskovalci zdaj testirajo svoje peptide pri miših, ki modelirajo sladkorno bolezen, drugo pogosto stanje, ki je povezano z nezdravim mikrobiomom.

"Usmerjeno preoblikovanje mikrobioma mišjega črevesja zavira razvoj ateroskleroze" je napisal Poshen Chen, Audrey Black, Adam Sobel, Yannan Zhao, Purba Mukherjee, Bhuvan Molparia, Nina Moore, Nemški muench, Jiejun Wu, Weixuan Chen, Antonio Pinto, Bruce Maryanoff, Alan Saghatelian, Pejman Soroosh, Ali Torkamani, Luke Leman in Reza Ghadiri.

• Novo antisense zdravilo obljublja izboljšanje zdravja ljudi z NAFLD
• Vegetarijanci imajo nižji ITM in so manj ekstrovertirani kot ljudje, ki jedo meso