Разбираем мир микробиологии по кусочкам
Советы по отношениям от…Слизи!
Любовь и ненависть
Кишечник человека является домом для триллионов бактерий. Эти микробные обитатели жизненно необходимы нашему здоровью. Они помогают переваривать пищу, которую мы едим, обучают нашу иммунную систему как лучше реагировать на атаки патогенов, и взаимодействуют с нашим мозгом, помогая поддерживать когнитивный гомеостаз. Тем не менее, поддержание этих, казалось бы, гармоничных отношений требует больших усилий. Эффективный симбиоз хозяина и микроба, как и любые отношения, требует баланса между общением и здоровыми личными границами. Мы хотим поддерживать контакт с микробами, но не хотим, чтобы они находились настолько близко, чтобы наши тела пытались от них отбиться. Если они подойдут слишком близко, наша иммунная система будет активирована, что приведет к воспалению. Никто не хочет такого развития событий. Итак, как наши тела обозначают границу, которая будет гарантировать наше взаимодействие с микробами, но без достаточно близкого контакта, чтобы не вызвать активный иммунный ответ?
Ответ кроется в весьма необычном слове: слизь!
Сдерживание микробов с помощью слизи
Чтобы держать микробов в страхе, наши кишечные клетки выделяют слой слизи, который действует как физический барьер. Слизь представляет собой гелеобразную структуру, которая в основном состоит из гликопротеинов (белков, присоединенных к молекулам сахара), называемых муцинами (Изображение 1). Такие слои слизистой оболочки находится на большинстве «барьерных участков»: части тела, которые находятся в контакте с внешней средой, включая дыхательные пути и пищеварительный тракт. Этот защитный слой действует как физический барьер, предотвращая проникновение микробов во внутрь. Однако, наличие слизи не только является признаком того, что микробы в кишечнике «находятся на расстоянии». Она также служит источником питания для них. Бактерии могут лакомиться муциновыми сахарами, используя ферменты муциназа для получения энергии. Таким образом, в слоях слизистой оболочки активно поддерживаются симбиотические отношения между человеком и микробом.
Как вы можете себе представить, если наши микробы станут жадными и сожрут слишком большое количество слизистого слоя, он станет тоньше. Такое нарушение барьера позволит микробам проникать в нашу систему, вызывая воспаление. Очевидно, что слизь должна поддерживать баланс между жизнедеятельностью наших кишечных бактерий и сдерживанием их на расстоянии. Но как соблюсти этот баланс? Недавнее исследование Яо и его коллег намекает на возможный ответ: сиалирование!
Стабилизация слизи путем добавления сиаловых кислот
Сиалилирование – это присоединение молекул сиаловой кислоты к муциновым гликопротеинам. Исследователи продемонстрировали, что когда молекула сиаловой кислоты прикрепляется к муцинам с помощью фермента ST6, появляется физиологическая защита белков от разрушения бактериальными ферментами (Изображение 2). Авторы сделали такой вывод после смешивания MUC2, преобладающего муцина в желудочно-кишечной слизи, с муциназой, выделенной из E. coli, в присутствии или отсутствии ST6. Когда ST6 отсутствовал, муцины не были сиалилированы. Они заметили повышенную деградацию MUC2, подразумевая, что сиалирование необходимо для защиты муцинов. Таким образом, наши клетки могут использовать эту модификацию, чтобы убедиться, что наш слизистый слой остается неповрежденным. Фермент ST6 может регулировать наши муцины, которые могут оказаться “съеденными” нашими бактериями, тем самым помогая поддерживать симбиоз хозяина и микроба.
Дефекты сиалирования, связанные с воспалением
Поняв, как ST6 может помочь сбалансировать отношения микроба и хозяина, авторы захотели узнать, имеет ли это открытие отношение к здоровью человека. Они обследовали группы пациентов по всему миру с воспалительными заболеваниями кишечника (ВЗК) — серией заболеваний, которые приводят к хроническому воспалению кишечника. Они обнаружили мутации ST6 у людей с ранним началом ВЗК. Для эксперимента авторы использовали мышей, которым были введены мутации ST6, выявленные ранее у пациентов. Оказалось, что мыши с мутацией ST6 имели сниженное значение сиалирования муцина, увеличенную инвазию кишечной микробиоты в кишечную слизь, и более тяжелое воспаление толстой кишки. Когда этих же мышей кормили обычными муцинами, симптомы исчезали! У мышей были утолщены слизистые барьеры с заметно сниженным уровнем воспаления, что еще раз подтвердило, что ST6 необходим для обеспечения идеального баланса слизи между защитой от вторжения и обеспечением питания для кишечных микробиомов (Изображение 3).
Слизь: бактериальный друг и враг
Наш слизистый барьер является первой линией защиты от патогенов в кишечнике. Тем не менее, он также является домом для большого разнообразия кишечных микробов, которые во многом нам помогают. В этом исследовании авторы установили путь, который помогает регулировать отношения с кишечными бактериями. Используя этот механизм, клетки кишечника могут контролировать сколько слизи борется с микробами, а не кормит их. Поддержание такого идеального баланса делает слизь экспертом симбиотических отношений. А как же совет по отношениям? Оставайтесь гибкими, сбалансированными и всегда сиалированными!
Узнайте больше:
- Прочтите эту статью, чтобы понять как образуется слизь
- Из этой статьи вы узнаете, как слизь переключается между борьбой с микробами и их кормлением
- Узнайте больше о важности слизи при воспалительных заболеваниях кишечника
Перевод был сделан Марией Мартыновой
Оригинальная статья: Yao, Y., Kim, G., Shafer, S., Chen, Z., Kubo, S., Ji, Y., Luo, J., Yang, W., Perner, S. P., Kanellopoulou, C., Park, A. Y., Jiang, P., Li, J., Baris, S., Aydiner, E. K., Ertem, D., Mulder, D. J., Warner, N., Griffiths, A. M., Topf-Olivestone, C., … Lenardo, M. J. (2022). Mucus sialylation determines intestinal host-commensal homeostasis. Cell, 185(7), 1172–1188.e28.
Изображение: Создано автором с использованием Bioicons и Adobe Illustrator
micro-bites.org 