Кишечные бактерии, производящие этанол, способствуют развитию патологии печени

Развитию неалкогольной жировой болезни печени (НЖБП) способствует множество факторов. В качестве одного из них рассматривается изменение структуры кишечной микробиоты, однако до сих пор не были установлены точные причинно-следственные связи.

Исследование китайских ученых началось с одного пациента с тяжелой формой НЖБП, сопровождающейся «синдромом внутренней пивоварни» и подъемом уровня алкоголя в крови до экстремальных 400 мг/децилитр. Обычно причиной синдрома является дрожжевая инфекция, однако противогрибковые препараты не улучшали состояние пациента. Метагеномный анализ микробиома из фекальных образцов испытуемого, отобранных на разных стадиях болезни, показал, что высокая концентрация спирта в крови связана с обилием штаммов бактерии Klebsiella pneumoniae, вырабатывающих этанол. Среди штаммов определялись производящие большое и среднее количество спирта (HiAlc и MedAlc Kpn). Смена антибиотика и пересмотр диеты не только избавили пациента от «синдрома внутренней пивоварни», но и частично сняли симптомы НЖБП. Это привело авторов к предположению, что этанол, произведенный HiAlc Kpn в кишечнике, с кровотоком попадает в печень и негативно воздействует на нее.

Работа продолжилась с участием 43 пациентов с НЖБП и 48 здоровых индивидов. Выяснилось, что 61% больных и только 6,25% здоровых испытуемых являются носителями HiAlc или MedAlc Kpn. Чтобы установить, может ли HiAlc Kpn служить причиной НЖБП, ученые вводили бактерию стерильным мышам через зонд. Через 8 недель гистологические исследования показали патологические изменения ткани печени. Также наблюдалось увеличение концентраций клинических индикаторов НЖБП: аспартаттрансаминазы и аланинтрансаминазы в крови и триглицеридов и реактивных соединений тиобарбитуровой кислоты в печени. Похожие результаты были получены после трансплантации стерильным мышам фекальной микробиоты от пациента с НЖБП.

Транскриптомный анализ образцов печеночной ткани от мышей, получавших HiAlc Kpn, выявил изменения в метаболических путях, ассоциированных с развитием жировой дегенерации печени (метаболизм ретинола, глицеролипидов, биосинтез ненасыщенных жирных кислот и др.). Для более детального изучения молекулярных механизмов возникновения НЖБП под воздействием бактерии ученые обработали клетки гепатокарциномы линии HepG2 культуральной жидкостью HiAlc Kpn. В культуре HepG2 наблюдались разрушения митохондрий, накопление активных форм кислорода, образование жира и усиленное поступление в среду гамма-глютамилтранспептидазы — фермента, активность которого повышается при повреждениях печени.

У мышей — носителей HiAlc Kpn уровень алкоголя в крови был ниже чувствительности метода определения. Субстратом для производства этанола может служить глюкоза. После введения мышам 10% раствора глюкозы концентрация алкоголя в крови вырастала до 111,16 ммоль/л, а животные демонстрировали признаки опьянения. Ученые предположили, что введение глюкозы может служить простой диагностической процедурой для выявления НЖБП, индуцированной HiAlc Kpn. После проведения глюкозотолерантного теста для 43 пациентов с НЖБП средний уровень алкоголя в крови у больных составлял 2,24 мг/л, тогда как у контрольной группы он не поднимался выше 0,62 мг/л.

Авторы считают, что НЖБП, вызванная HiAlc Kpn, отличается от описанных ранее форм заболевания и может относиться к новому типу эндогенных НЖБП.