Биология

Группа японских биологов обнаружила новый механизм развития запоров, основанный на взаимодействии двух видов обычных кишечных бактерий. Микробы Akkermansia muciniphila и Bacteroides thetaiotaomicron при совместном проживании в кишечнике разрушают слой муцина — защитной слизи толстой кишки. Это лишает кишечник естественной смазки и приводит к быстрому всасыванию воды, обезвоживанию и застреванию каловых масс.

Хронический запор часто встречается у пациентов с болезнью Паркинсона, за десятилетия опережая основные симптомы недуга. Обычно причины запора связывают с нарушениями в работе нервной системы и моторики кишечника. Но слабительные часто не приносят облегчения, а значит, есть механизмы болезни, не связанные с моторикой.

Ранее ученые фиксировали повышенное содержание бактерий Akkermansia у таких пациентов, но не могли объяснить их влияние на плотность стула, так как этот микроб обычно считают полезным для обмена веществ. БАДы с Akkermansia даже продаются на маркетплейсах как помогающие похудеть.

Авторы исследования кишечных микробов, опубликованного в журнале Gut Microbes, решили проверить гипотезу о бактериальной природе недуга. Они проанализировали состав микробиоты 231 пациента с болезнью Паркинсона и 54 человек с хроническим идиопатическим запором. Также биологи вырастили гнотобиотических мышей — стерильных животных, кишечник которых заселяли строго определенные комбинации микробов. Для проверки роли конкретных белков ученые применили методы генной инженерии: они создали мутантный штамм B. thetaiotaomicron, лишенный гена anSME. Этот ген отвечает за активацию сульфатаз — ферментов, которые «вскрывают» защитную сульфатную оболочку кишечной слизи.

Ученые сравнивали состояние животных, заселенных только одним видом бактерий, и тех, кто получил оба вида сразу. Измеряли влажность кала, количество фекальных гранул от каждой мыши и анализировали транскриптом содержимого кишечника. Чтобы оценить состояние слизистого барьера, биологи использовали флуоресцентное окрашивание тканей и определяли уровень проницаемости кишечника с помощью специальных маркеров в плазме крови.

Эксперименты показали, что по отдельности ни Akkermansia, ни Bacteroides не вызывают у животных проблем со стулом. Патологический эффект возникал, только когда они работали вместе. Bacteroides с помощью сульфатаз снимала с муцина защитные группы, после чего Akkermansia переваривала белок слизи. В результате кишечник не мог удерживать воду. Влажность стула снизилась, а количество гранул в кишечнике возросло. Примечательно, что у мышей, получивших мутантный штамм без сульфатаз, запор не развивался, даже несмотря на присутствие Akkermansia.

Авторы научной работы ввели понятие «бактериальный запор», при котором микробы-комменсалы лишают орган необходимой смазки. Муциновая слизь в толстой кишке работает подобно смазочному маслу в механизме. Когда бактерии уничтожают этот слой, трение возрастает, а кал теряет воду слишком быстро. Исследователи предполагают, что блокировка бактериальных сульфатаз или адресное подавление активности конкретных штаммов станет перспективным методом лечения пациентов, которым слабительные не помогают.