Генно-модифицированные лактобактерии снижают артериальное давление у самок крыс с гипертензией

Бина Джо, профессор Медицинского университета Толедо (штат Огайо, США), и ее коллеги решили проверить, снизит ли артериальное давление у крыс с гипертонией микробиомная терапия — доставка человеческого фермента ACE2 в просвет кишечника с помощью пробиотической бактерии. Генноинженерные пробиотические организмы уже продемонстрировали эффективность в лечении диабетической ретинопатии, воспалительных заболеваний кишечника и некоторых инфекций, однако для нормализации давления такой подход применяется впервые.

Сердечно-сосудистые заболевания — основная причина смертности в мире. От артериальной гипертензии страдает каждый четвертый мужчина и каждая пятая женщина. Для снижения артериального давления широко применяют ингибиторы ангиотензинпревращающего фермента (АСЕ), который превращает гормон ангиотензин I в сосудосуживающий ангиотензин II (следовательно, повышает давление). Фермент ACE2 снижает давление, превращая ангиотензин II в ангиотензин (1-7).

Компоненты ренин-ангиотензиновой системы, модулирующей кровяное давление, встречаются во всех тканях и органах, включая желудочно-кишечный тракт, где они участвуют в регуляции абсорбции глюкозы и воспаления. Показана роль кишечника в регуляции артериального давления. Поэтому воздействие на микробиом представлялось перспективным.

Чтобы получить животную модель гипертензии, авторы исследования методом редактирования генома CRISPR-Cas9 нокаутировали ген Ace2 у крыс. Для компенсации дефицита ACE2 создали модифицированный пробиотик — бактерию Lactobacillus paracasei, которая экспрессирует и секретирует ACE2.

Экспериментальных и контрольных животных разделили на группы по полу и содержали на диете с низким содержанием соли. Всем крысам имплантировали радиотелеметрический передатчик для постоянного мониторинга артериального давления и частоты сердечных сокращений.

Опыт длился три недели, в течение которых животные получали по 600 мкл (10¹⁰ КОЕ) пробиотика перорально три раза в неделю. Экспериментальным особям давали генномодифицированную L. paracasei, а контрольные животные получали лактобактерии дикого типа.

После эвтаназии в образцах почек и толстой кишки определяли активность ACE2, содержание ангиотензина-2 и дополнительно уровень экспрессии нескольких генов метаболизма глюкозы и натрия.

У нокаутных по Ace2 крыс обнаружена ожидаемо низкая активность ACE2 в почках и толстой кишке, более высокое систолическое, диастолическое и среднее артериальное давление по сравнению с контрольными животными, вне зависимости от пола. Это подтверждает состоятельность животной модели гипертензии.

У нокаутных самок после приема генномодифицированных лактобактерий статистически значимо снизилось артериальное давление. Диастолическое АД составило 133±9 мм.рт.ст. (контроль 145 ± 8 мм.рт.ст.), среднее АД —150±7 мм.рт.ст. (контроль 158±7 мм.рт. ст), но изменений в систолическом АД у самок не наблюдалось.

У самцов различий в систолическом, диастолическом или среднем АД между группами не удалось обнаружить.

Связанный с полом эффект также подтвердили по содержанию белка ангиотензина-2: оно было снижено в кишечнике, но не в почках у самок экспериментальной группы, у самцов разница отсутствует.

Причину зависимости эффекта от пола авторы видят в том, что ген, кодирующий ACE2, расположен на участке Х-хромосомы, который избегает инактивации. Поэтому в организме самок производится в два раза больше ACE2. С другой стороны, при нокауте обеих копий гена Ace2 у самок наблюдается более высокий уровень гипертонии, чем у самцов.

Это первое исследование, демонстрирующее, что прием L.paracasei-ACE2 значимо снижает АД, на животной модели гипертензии. «Мы можем заставить бактерии работать на нас, помогать бороться с гипертонией. Впереди много вопросов, но теперь мы знаем, что гипотеза микробной терапии работает», — говорит профессор Бина Джо.

Пробиотики уменьшили симптомы депрессии в клиническом испытании