«Оба хозяина и их кишечная микробиота могут пострадать в случае болезни, но эти взаимовыгодные отношения охраняются хозяином», — сказал старший автор исследования Александр Червонский, доктор медицинских наук, председатель Комитета по иммунологии Чикагского университета.
Столкнувшись с системным заболеванием, животные едят меньше, чтобы сберечь энергию, вместо того, чтобы добывать пищу, и лишить болезнетворные микроорганизмы питательных веществ.
Однако это может нанести вред полезным кишечным бактериям, которые играют важную роль в здоровье и болезнях.
Чтобы исследовать, как микробиота может поддерживаться во время болезни, Червонский и его команда сосредоточились на потенциальном внутреннем ресурсе, производимом хозяином — L-фукозе, сахаре, который, как было показано, влияет на кишечные микробы. Хозяин не может использовать L-фукозу для получения энергии, но когда она связана с белками, она может использоваться микробами в качестве источника пищи.
Однако в нормальных условиях тонкий кишечник мышей почти не производит L-фукозу.
Ученые подвергли различных мышей воздействию молекулы, имитирующей системную инфекцию. Мыши заболели — они ели меньше еды, пили меньше воды и теряли вес. Всего через несколько часов после того, как это вызвало заболевание, исследователи заметили, что L-фукоза вырабатывается и присутствует почти на каждой поверхности тонкой кишки.
Этот эффект наблюдался только в ответ на болезнь.
Затем исследователи протестировали генно-инженерных мышей, лишенных Fut2, гена, ответственного за производство L-фукозы.
Здоровые в нормальных условиях мыши без Fut2 набирали вес после индуцированной болезни — мера выздоровления — намного медленнее, чем их нормальные собратья. Однако только мыши с интактной микробиотой кишечника и способностью производить L-фукозу эффективно восстанавливались.
«Мыши, которые могут производить L-фукозу, выздоравливают лучше, чем те, которые не могут», — сказал Червонский. "Если удалить бактерии, эффект исчезнет."
Команда использовала генетический анализ, чтобы подтвердить, что на кишечные микробы метаболически влияет производство L-фукозы.
В рамках этого анализа они отметили, что больные мыши без Fut2 имели значительно большую экспрессию вредных микробных генов, чем нормальные мыши. Предполагая, что производство L-фукозы каким-то образом мешает оппортунистическим бактериям экспрессировать вирулентные гены, они подвергли мышей воздействию легкого бактериального патогена, а затем через четыре дня вызвали болезнь.
В этом состоянии мыши без Fut2 потеряли значительно больше веса, чем обычно, что свидетельствует о том, что производство L-фукозы помогает хозяину переносить или противостоять дополнительным вредным патогенам.
Интересно, что около 20 процентов людей не имеют функционального гена для производства L-фукозы, проблема, которая связана с воспалительным заболеванием кишечника, известным как болезнь Крона.
«Мы предполагаем, что без L-фукозы невозможно заблокировать активацию генов вирулентности, и именно поэтому бактерии играют роль в болезни Крона», — сказал Червонский. "Можно ли использовать это в терапии в будущем, требует дальнейшего изучения."