Бактерии-пробиотики, одетые в мембрану дрожжевых клеток, полезнее для микробиома кишечника

Исследователи из Шанхая предложили новый способ доставки пробиотиков в кишечник: полезные бактерии покрывают мембраной клеток дрожжей. Такой пробиотик более успешно вызывает защитный иммунный ответ, нормализует состав микробиома и защищает от патогенов.

Credit:
Christoph Burgstedt | 123rf.com

Кишечный микробиом человека — это более 100 триллионов микроорганизмов тысячи видов, выполняющих жизненно важные функции. Микробиом участвует в модуляции иммунного ответа, метаболизме питательных веществ, поддержании целостности кишечного барьера и защите от патогенов. Есть данные, что дисбактериоз кишечника связан не только с расстройствами ЖКТ, но и с другими заболеваниями, включая диабет, неврологические расстройства, артрит, карциному печени.

Для восстановления здорового микробиома используют оральные пробиотики и трансплантацию фекальной микробиоты (ТФМ). Пероральные пробиотики удобны для пациентов, но их биодоступность невысока, и это ограничивает эффективность. Все больший интерес вызывает ТФМ, для лечения тяжелых инфекций Clostridium difficile, рассматривается ее применение в онкологии и трансплантологии. Однако пациентам не нравится введение капсул через назоэнтеральный зонд или эндоскоп. Кроме того, неопределенность состава фекальной микробиоты донора может приводить к осложнениям. Исследователи из Шанхая описали оригинальную форму доставки пробиотика, которая позволит совместить преимущество обоих способов.

На микробиом существенно влияет иммунная система. Так, эпителий кишечника секретирует антимикробные пептиды, клетки врожденного иммунитета — цитокины. Микробиом кишечника контролирует и адаптивная иммунная система, в частности, через секрецию иммуноглобулинов А. В этом процессе важную роль играют пейеровы бляшки — скопления лимфатических фолликулов в подслизистом слое тонкой кишки. Лимфоциты, сенсибилизированные антигенами пищи или патогенов, из пейеровых бляшек мигрируют в лимфоузлы, а затем по лимфатическим сосудам в слизистую оболочку кишечника, где секретируют IgA. Таким образом обеспечивается иммунный ответ всей слизистой, а не только участка, контактирующего с иммуногеном.

Авторы работы, опубликованные в Science Advance, сделали для пробиотических микроорганизмов покрытие, усиливающее этот путь активации здорового иммунного ответа. Каждую клетку полезных бактерий Escherichia coli Nissle 1917 (EcN) индивидуально «одевают» мембраной дрожжевой клетки (EcN @ YM) путем совместной экструзии через пористую поликарбонатную мембрану. Дрожжевая мембрана на клетках не разрушается в условиях ЖКТ. В ней присутствует β-глюкан, благодаря которому бактерии EcN @ YM активно фагоцитируются так называемыми микроскладчатыми клетками эпителия кишечника и попадают в пейеровы бляшки (см. рисунок). Это способствует устойчивому иммунному ответу слизистых оболочек: увеличению выработки секреторных иммуноглобулинов А и повышения уровней IgA + B-клеткок, дендритных клеток, CD4 + Т-клеток в кишечнике.

У мышей, получивших перорально EcN @ YM, изменился к лучшему состав микрофлоры: были подавлены патогенные энтеробактерии, такие как Salmonella и Escherichia-Shigella, но не симбиотические Bacteroidetes.

Пробиотики в «камуфляже» из дрожжевой мембраны успешно предотвращало нарушение кишечного барьера при инфекции или механическом повреждении. Мыши получали EcN @ YM, через неделю им перорально вводили стрептомицин, а затем инфицировали сальмонеллой. Как предварительная обработка EcN @ YM, так и назначение их после инфекции способствовало целостности кишечного барьера. Аналогичный эффект наблюдался и в другой серии экспериментов, где инфекцию заменили манипуляциями в кишечнике. По сравнению с «неодетыми» EcN результаты EcN @ YM оказались лучше.

Таким образом, иммунный ответ, сформированный EcN @ YM, положительно регулирует микрофлору, сохраняет гомеостаз кишечника и обеспечивает защиту от патогенов. Пробиотики в дрожжевой мембране могут стать перспективной альтернативой существующим бактериальным препаратам, отмечают авторы.

Источник

Sisi Lin, et al. // Mucosal immunity–mediated modulation of the gut microbiome by oral delivery of probiotics into Peyer’s patches // Science Advances  12 May 2021: Vol. 7, no. 20, eabf0677 DOI: 10.1126/sciadv.abf0677

Добавить в избранное

Вам будет интересно