Сотрудники медицинской школы университета Вашингтона показали, каким образом кишечная микробиота может снижать воспаление в легких при инфекции вирусом гриппа.
Метаболит, образующийся при участии микроорганизма Clostridium orbiscindens, стимулирует интерферон-зависимый иммунный ответ, который защищает хозяина от осложнений инфекции. Возможно, усилить выработку метаболита микробами поможет диета, обогащенная флавоноидами. Результаты исследований опубликованы в журнале Science. В работе также приняла участие сотрудница Санкт-Петербургского университета ИТМО.
Интерфероны первого типа — сигнальные молекулы, выработка которых активируется при вирусной инфекции и приводит к подавлению синтеза вирусных белков. В частности, интерфероновый ответ запускается при заражении вирусом гриппа.
Предварительные исследования на мышах показали, что кишечная микробиота может регулировать тяжесть протекания инфекции, в том числе через интерфероновый путь. Стерильные мыши, то есть лишенные микроорганизмов, населяющих кишечник, чаще погибают от гриппа в результате осложнений, в том числе воспаления легких.
Исследователи предположили, что микробное сообщество кишечника вырабатывает метаболиты, которые могут стимулировать интерфероновый ответ в организме. Чтобы идентифицировать эти вещества, авторы работы проверили библиотеку из 84 известных молекул, которые вырабатывают микробы, в репортерной системе на клетках. Наиболее подходящим кандидатом оказался дезаминотирозин (ДАТ) — продукт обмена аминокислот и флавоноидов. Кишечные бактерии могут метаболизировать эти компоненты, встречающиеся в пище, с образованием ДАТ.
Авторы убедились, что фекалии здоровых мышей действительно содержат значительные количества ДАТ. Если мышей кормили антибиотиками, уничтожающими кишечную микрофлору, выработка ДАТ прекращалась. Если мышам давали ДАТ вместе с пищей и заражали вирусом гриппа, в легких у них действительно стимулировался интерфероновый ответ, а выживаемость была выше, чем в контрольной группе. Исследование легких больных мышей показало, что усиление интерферонового ответа приводит к подавлению вирусной транскрипции и усилению фагоцитарной активности в тканях.
Поиск микроорганизма, эффективно продуцирующего ДАТ, в человеческой микробиоте, указал на микроба Clostridium orbiscindens. Заражение им стерильных мышей спасло животных от осложнений при гриппе.
Таким образом, авторы работы установили, что один из микроорганизмов кишечного сообщества способен метаболизировать компоненты пищи с образованием вещества, стимулирующего противовирусный ответ. Исследование продемонстрировало, что это вещество (дезаминотирозин) при приеме внутрь эффективно защищает животных от осложнений гриппа. Ученые не проверяли, какие именно флавоноиды сильнее всего стимулируют образование ДАТ, так как это очень обширный класс соединений. Помимо косвенной противовирусной активности, флавоноиды (полифенолы) обладают свойствами антиоксидантов.
Также работа объясняет, почему при гриппе некоторые антибиотики (в частности, ванкомицин, неомицин и ампициллин) приводят к ухудшению состояния больных. По всей видимости, они подавляют естественную противовирусную защиту, которая осуществляется микробиотой кишечника.
В том же номере журнала Science вышла вторая статья из Вашингтонского университета, посвященная микробиоте. Ученые показали, что микроорганизм Lactobacillus reuteri при помощи метаболитов аминокислоты триптофана регулирует иммунный ответ в кишечном эпителии и снижает воспаление.
Автор: Дарья Спасская