Ученые доказали, что бактерии в кишечнике играют важную роль в контроле перистальтических функций.
Сокращения пищеварительного тракта играют важную роль почти у всех живых существ и обеспечивают здоровую функцию кишечника. От простых беспозвоночных до людей существуют последовательно похожие движения, благодаря которым ритмические сокращения мышц облегчают перенос и смешивание содержимого кишечника. Эти сокращения, известные как перистальтика, необходимы для процесса пищеварения. При различных заболеваниях пищеварительного тракта происходят нарушения нормальной перистальтики.
На сегодняшний день очень мало исследованы факторы, лежащие в основе контроля этих сокращений. Сегодня впервые исследовательская группа Cell and Developmental Biology (Bosch AG) в Зоологическом институте Кильского университета (CAU) смогла доказать, что бактериальная колонизация кишечника играет важную роль в контроле перистальтических функций. На днях ученые опубликовали свои результаты, полученные на примере пресноводных полипов — гидр.
Триггерами для нормальных спонтанных сокращений мышечной ткани являются так называемые клетки кардиостимулятора нервной системы. В определенном ритме и без какой-либо внешней стимуляции они излучают электрические импульсы, которые в конечном итоге достигают гладких мышц стенки кишечника и заставляют их сжиматься. Хотя импульсы как таковые происходят сами по себе, их частота и интенсивность подвержены внешним воздействиям.
«Пример простого пресноводного полипа гидра показал нам, что бактериальная колонизация организма может влиять на сокращения его желудочно-кишечного тракта. Скорее всего, это происходит путем модуляции сигналов основного ритма кардиостимулятора», — сказал профессор Томас Бош, руководитель исследования и пресс-секретарь Центра совместных исследований (CRC) 1182 «Происхождение и функция метаорганизмов». В отличие от других более сложных организмов, у гидры нет кишечника в прямом смысле этого слова. Их простая полость тела предполагает среди прочего и функцию пищеварительного тракта.
Чтобы выяснить, как перистальтика регулируется в пресноводных полипах, исследователи сравнили нормальную гидру, которая имела типичную бактериальную колонизацию, с теми, у которых их микробиома полностью удалялась с помощью антибиотического коктейля. В результате сравнения, организмы без бактериальной колонизации, так называемые беспилотные полипы, показали уменьшение сокращений примерно на половину. После стерилизации ритм движения нарушился, и некоторые перерывы между схватками стали намного дольше. Таким образом, отсутствие типичного микробиома в гидре уменьшило перистальтические движения гидры.
На следующем этапе ученые восстановили специфическую бактериальную колонизацию в микроорганизмах. Они поочередно вводили каждый из пяти наиболее распространенных видов бактерий, обнаруженных в микробиоме гидры, обратно в стерильные полипы. Оказалось, что только один вид бактериальной колонизации не оказывает заметного влияния на частоту и сроки схваток. Только совместное повторное введение пяти основных представителей микробиома привело к заметному улучшению перистальтики, хотя даже тогда картина сокращений не была полностью нормализована. Интересно, что смесь, полученная из колонизирующих бактерий, оказала такое же положительное влияние.
Из этих наблюдений исследовательская группа Киля пришла к выводу, что только естественная микробиома гидры, характеризующаяся балансом между присутствующими бактериями, может играть важную роль кардиостимулятора в перистальтике. Они обнаружили, что в этом случае некоторые молекулы, секретируемые бактериями, могут вмешиваться в механизм контроля клеток кардиостимулятора. Таким образом, «бактериальные» сигналы могут оказывать решающее влияние на картину спонтанных перистальтических сокращений. «Мы впервые смогли продемонстрировать, что в нашем простом подопытном организме микробиома имеет незаменимую функцию в частоте сокращения тканей», — подчеркнул Босх.
«Кроме того, пример эволюции организма гидры показывает нам, что контроль жизненных процессов многоклеточных организмов их бактериальными симбионтами возникла очень рано на этапе эволюции жизни», — продолжил Босх. Инновационные результаты особенно перспективны для медицинских исследований: «Основополагающее объяснение сотрудничества между организмом и микробиомом в регуляции перистальтики в будущем поможет нам понять возникновение тяжелых заболеваний в результате нарушения движения кишечника».
По материалам sciencedaily.com