Новый рубеж в изучении кишечных бактерий: поиск микробных молекул

Человеческий кишечник населяют триллионы невидимых микробов — микробиота, — которые коллективно производят тысячи уникальных малых молекул. Источники и биологические функции подавляющего большинства этих молекул неизвестны. Исследователи из Йеля применили новую технологию для обнаружения химических веществ микробиоты, влияющих на физиологию человека, выявив сложную сеть взаимодействий с потенциально широким влиянием на здоровье.

Под руководством иммунобиолога Ноя Палма команда использовала технологию химического скрининга PRESTO-Tango, которая одновременно тестирует тысячи человеческих рецепторов. С её помощью они идентифицировали кишечные бактерии, выделяющие малые молекулы, активирующие определённую группу рецепторов. Поскольку эти рецепторы регулируют широкий спектр физиологических функций, авторы предположили, что бактерии, производящие такие молекулы, также влияют на различные аспекты биологии человека.

Команда культивировала и проанализировала более 100 разнообразных кишечных бактерий на предмет производства молекул, активирующих рецепторы хозяина, и обнаружила множество химических взаимодействий между микробами и их человеческими хозяевами. Их открытия проливают свет на следующее:

• Реакция на лекарства: Ряд кишечных микробов производит малые молекулы, активирующие рецепторы дофамина. Одна молекула, вырабатываемая уникальной кишечной бактерией, может достигать мозга и потенциально влиять на то, как разные люди реагируют на антидепрессанты.
• Мишени для лечения: Кишечные бактерии пациентов с воспалительным заболеванием кишечника (ВЗК) производят воспалительное соединение гистамин. Блокируя гистаминовые рецепторы у мышей, колонизированных этими бактериями, исследователи смягчили симптомы этого состояния, что указывает на потенциальную стратегию лечения.
• Взаимодействия диета-микроб-хозяин и микроб-микроб-хозяин: Множество "сиротских" рецепторов — тех, для которых ранее не были известны активаторы среди малых молекул — стимулируются соединениями, производимыми кишечными бактериями или получаемыми из пищи. Это говорит о том, что дальнейший скрининг может выявить ранее скрытые взаимодействия между бактериями, нашей диетой и здоровьем человека.

Эти результаты демонстрируют потенциал подходов к скринингу малых молекул на основе активности для изучения разнообразных физиологических эффектов молекул, производимых кишечными бактериями.

"Понимание конечного влияния микробного сообщества кишечника на здоровье и болезни человека потребует глубокого понимания сложной химической коммуникации и обмена между микробами, хозяином и нашей диетой", — сказал Палм.

Полное исследование опубликовано в журнале Cell.