«Поскольку это – единственный фермент, который вовлечен в этот процесс, это могло бы быть наводимое решение», сказали ведущий автор исследования, Гэри Д. Ву, Мэриленд, объединенный руководитель для исследования в подразделении Гастроэнтерологии в Медицинской школе Перельмана в Университете Пенсильвании. «Идея состояла бы в том, что мы могли ‘спроектировать’ состав микробиоматерии в некотором роде, которая испытывает недостаток в этом конкретном».Неустойчивость в микробиоме пищеварительного тракта – более «плохие» бактерии, чем «хороший» – известны как dysbiosis, который вызван экологическими стрессорами, такими как воспаление кишечника, антибиотики или диета.
Пищеварительный тракт dysbiosis, как полагают, питает болезнь Крона и другие болезни, но механизмы позади тех отношений не полностью поняты под исследователями, надеющимися устанавливать более здоровое, бактериальное равновесие для пациентов. Болезнь Крона – воспалительное заболевание кишечника, которое поражает почти один миллион детей и взрослых в Соединенных Штатах.
В серии человека и исследований мыши, исследователи обнаружили, что тип «плохих» бактерий, известных как Proteobacteria, питающийся мочевиной, ненужный продукт, который может закончиться назад в двоеточии, играл важную роль в развитии dysbiosis.«Плохие» бактерии, которые питают фермент уреазы, преобразовывают мочевину в аммиак (метаболизм азота), который тогда повторно поглощен бактериями, чтобы сделать аминокислоты, которые связаны с dysbiosis при болезни Крона. «Хорошие» бактерии могут не ответить подобным образом, и таким образом могут служить потенциальным терапевтическим подходом, чтобы спроектировать микробиом в более здоровое государство и лечить заболевание.
«Исследование важно, то, потому что оно показывает, что движение азота в бактерии – важный процесс в развитии dysbiosis», сказал Ву. «Также оказывается, что использование единственного фермента может повторно формировать весь состав микробиоматерии пищеварительного тракта».Исследование проводилось Ву и коллегами от Пенна Медикайна и Детской больницей Филадельфии (CHOP), в соответствии с Программой Микробиома PennCHOP с финансированием из Фонда Крона и Колита.
Чтобы исследовать роль метаболизма азота в dysbiosis, исследователи выполнили metabolomic анализ, характеризующий маленькие молекулы в фекальных образцах от 90 пациентов с болезнью Крона от Педиатрического Продольного Исследования Элементной диеты и Состава Микробиоматерии Табурета, (ПОЖАЛУЙСТА), учитесь и 26 здоровых детей.Результаты показали, что фекальные аминокислоты, результат бактериального метаболизма азота, были значительно связаны с болезнью Крона, dysbiosis, и изобилием Proteobacteria в пациентах.
Это принудило исследователей отслеживать деятельность метаболизма азота в моделях мыши, чтобы помочь показать механизмы, которые могли бы быть целями лечения болезни.Чтобы показать, что уреаза отрегулировала бактериальный метаболизм азота и приводит к dysbiosis, большой список микробиома должен был быть вытерт чистый, прежде чем микробиоматерия могла быть спроектирована в определенную конфигурацию. Исследователи ранее показали мышей перед рассмотрением с антибиотиками (ванкомицин и неомицин) и гликоль полиэтилена (ОРИЕНТИР), агент чистки кишечника, используемый пациентами при подготовке к колоноскопии, значительно уменьшил бактериальный груз достаточно, чтобы создать возможность для недавно представленного бактериального сообщества утвердиться.
Используя этот подход, в текущем исследовании, исследователи показали, что прививание предварительно рассматриваемых мышей с единственной бактериальной разновидностью, кишечной палочкой, изменило микробиом пищеварительного тракта значительным способом, в зависимости от присутствия уреазы. Мыши, введенные с отрицательным уреазой E. coli, не привели к dysbiosis, в то время как мыши с положительным уреазе E. coli сделали. Положительный уреазе E. coli также усилил колит у мышей.
Подобный мышам, затрагивая пять испытуемых тем с теми же самыми двумя антибиотиками и ОРИЕНТИРОМ также успешно уменьшил бактериальный груз в их кишечном тракте 100,000-кратным, предположив, что могло бы быть возможно спроектировать состав микробиоматерии пищеварительного тракта в пациентах с воспалительным заболеванием кишечника.«Теперь, когда мы можем эффективно уменьшить бактериальный груз в людях, может теперь быть возможно спроектировать микробиоматерию в различную конфигурацию способом, подобным тому, чего мы достигли у мышей», сказал Ву. «Хотя мы ближе теперь, есть еще больше работы, которая будет сделана».
На самом деле Пенн и команда ОТБИВНОЙ в настоящее время проводят терапевтическое клиническое исследование в пациентах с невосприимчивой болезнью Крона, используя стратегию на основе данных из этого исследования, которое сосредотачивается на глубоком изменении микробиоматерии пищеварительного тракта.«Результатами этого исследования и анализа собранных биоэкземпляров будет важный первый шаг в строительстве технологической платформы, чтобы спроектировать выгодный состав микробиоматерии пищеварительного тракта для лечения воспалительных заболеваний кишечника», сказал Ву.