Микробы кишечника репрограммируют генетическую активность слизистой оболочки кишечника

кишечные бактерии
                Кредит: CC0 Public Domain

Ученые из Немецкого онкологического исследовательского центра и Еврейского университета в Иерусалиме продемонстрировали на мышах, что кишечные бактерии перепрограммируют активность ДНК в клетках слизистой оболочки кишечника и, таким образом, оказывают значительное влияние на развитие здоровой кишки. Острое кишечное воспаление, индуцированное в экспериментальных условиях, привело к огромному увеличению активности генов, связанных с воспалением и способствующих развитию рака, в клетках слизистой оболочки животных, подвергшихся микробной колонизации.
                                                                                       

Большая часть исследований показывает, что кишечная микробиота — иными словами, все микроорганизмы, которые колонизируют кишечник человека, — и ее состав связаны с целым рядом заболеваний. Болезни варьируются от воспалительных заболеваний кишечника и нарушений обмена веществ, таких как ожирение и диабет, до рака, аутизма и депрессии.

Эти исследования обычно показывают только ссылки и не проясняют механизмы, посредством которых кишечные микробы влияют на организм человека. Фрэнк Лыко из Немецкого онкологического исследовательского центра (DKFZ) и Йехудит Бергман из Еврейского университета в Иерусалиме объединились для решения этой проблемы.

Для этого исследователи сравнили ДНК клеток слизистой оболочки кишечника у мышей с нормальным микробиомом с ДНК мышей, выросших в стерильных условиях. Они сосредоточились на анализе метилирования ДНК, известного как эпигенетическая маркировка, которая предотвращает присоединение ДНК-связывающих белков к ДНК в этих сайтах, что ограничивает активность генов там.

Исследователи заметили значительные различия в характере метилирования между стерильными и колонизированными микроорганизмами животными. В последнем случае они обнаружили группу «сторожевых генов», активированных деметилированием, которые отвечают за нормальную регенерацию слизистой оболочки кишечника в здоровой кишке.

Мышей, колонизированных микробами, и стерильных животных лечили химическим веществом, которое воздействует на слизистую оболочку кишечника и вызывает острое воспаление. У животных, колонизированных микробами, это лечение привело к снижению метилирования ДНК в клетках слизистой оболочки кишечника, особенно влияя на ряд регуляторных элементов. В результате многие гены, которые играют роль в воспалении и раке, были активированы.

Напротив, химическое вещество почти не вызывало каких-либо изменений в генетической активности у мышей без микробов. «Это показывает, что различия в метилировании обусловлены бактериями, а не химическими веществами», — пояснил Фрэнк Лыко. Однако, если микробиом мышей с микробной колонией был перенесен на животных без микробов, метилирование клеток слизистой оболочки кишечника у этих мышей также уменьшилось.

Группа немецких и израильских исследователей поняла, что этот эффект, по-видимому, зависит от деметилирующих ферментов TET2 и TET3: если они были генетически выключены, обработка химическим веществом едва ли вызывала какие-либо изменения в метилировании генома.

«Микробиом, по-видимому, оказывает значительное влияние на здоровье животных: он обеспечивает нормальное развитие кишечника, используя эпигенетическое программирование для активации генов, которые управляют регенерацией слизистой оболочки кишечника. Однако у мышей, не содержащих микробов, эта активация оказывает не состоится «, объяснил Фрэнк Лыко. «Во время острого воспаления кишечные микробы также вызывают изменения в генетической активности, и гены нарушают регуляцию, которая также не регулируется у пациентов с воспалением кишечника и раком толстой кишки. Это еще раз подчеркивает ключевую роль, которую микробы играют в эпигенетической регуляции». он добавил.

Похожие новости

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *