Ученые: кишечные бактерии создают из пищевых волокон оружие против аллергии

Исследование, раскрывшее участие кишечного микробиома в предотвращении аллергических реакций организма человека, выполнила исследовательская группа под руководством профессора Чихару Нисиямы из Токийского научного университета (TUS), 2 февраля сообщает пресс-служба вуза.

В последнее время сложные взаимоотношения, сложившиеся в процессе эволюции между организмом человека и бактериями, обитающими в его кишечнике, — кишечным микробиомом, стали темой многих исследований. В результате ученые всё больше узнают, как правильное питание ведет к более здоровой жизни.

Исследователи TUS, отыскивая путь к лечению аллергий, в своей работе изучали, как жирные кислоты с короткой цепью модулируют иммунный ответ.

Короткоцепочечные жирные кислоты (КЦЖК) образуются в кишечнике человека и животных при расщеплении микробиомом пищевых волокон, содержащихся в основном в продуктах растительного происхождения.

КЦЖК, в свою очередь, взаимодействуя с иммунной системой организма, участвуют опосредованно в активации тучных клеток (ТК) — лейкоцитов, которые содержат так называемые гранулы с ферментами и сигнальными молекулами, в том числе гистамином.

Когда ТК обнаруживает инородный белок (антиген), она становится активной и высвобождает содержащиеся в ней вещества (дегранулируется) в близлежащие ткани, вызывая быстрый иммунный ответ.

Именно ТК играют основную роль при аллергических заболеваниях, включая широко известную сенную лихорадку (поллиноз) и пищевую аллергию, которая в острых случаях (анафилактический шок) может привести к смерти.

То, что короткоцепочечные жирные кислоты обладают противоаллергическими свойствами, науке известно, но точные механизмы, с помощью которых они регулируют функцию ТК, оставались неясными. Именно этот пробел решили восполнить ученые TUS.

Для этого исследовательская команда провела серию обширных экспериментов на мышиных тучных клетках и КЦЖК. Полученные результаты они представили в статье, опубликованной в Journal of Immunology.

В первых экспериментах они давали мышам с пассивной кожной анафилаксией (тип аллергической реакции, искусственно вызванной в лабораторных условиях и хорошо изученной) масляную и валериановую кислоты, которые представляют собой типичные КЦЖК. При этом аллергическая реакция значительно подавлялась.

Далее, используя культуры тучных клеток, ученые показали, что обработка ТК различными короткоцепочечными жирными кислотами подавляет активацию, опосредованную иммуноглобулином E (IgE), являющуюся важнейшим путем при аллергических реакциях.

В последующих экспериментах с использованием генетически модифицированных клеток и точных ингибиторов РНК исследователи обнаружили, что КЦЖК опосредуют активацию тучных клеток в основном двумя способами.

Один из них связан с распознаванием и взаимодействием с рецептором GPR109A, в результате которого происходит каскад химических реакций, приводящий в итоге к синтезу и секреции простагландинов. Эти вещества, в свою очередь, взаимодействуют с рецепторами EP3 тучных клеток и предотвращают высвобождение гистамина, что снижает аллергическую реакцию.

Другой способ влияния короткоцепочечных жирных кислот на ТК основан на эпигенетике (обратимом изменении определенных генов). Исследование показало, что КЦЖК влияют на ингибирующую активность деацетилазы гистонов, регулирующую эпигенетические модификации. При этом происходит изменение уровня экспрессии IgE-рецептора, что также уменьшало дегрануляцию в ТК.

Проведя дополнительные эксперименты, ученые установили, что нестероидные противовоспалительные препараты подавляют противоаллергическое действие КЦЖК, а витамин B3, наоборот, взаимодействуя с рецептором GPR109A, также ингибирует дегрануляцию ТК и снижает аллергическую реакцию.

Результаты проведенного в TUS исследования могут помочь ученым лучше понять, как в нашем организме происходит регулирование иммунной системы с помощью кишечных бактерий, а люди, страдающие аллергией, могут получить пользу от этих открытий уже сейчас.

Профессор Нисияма отметила: «Важно продемонстрировать с помощью научных данных, как условия питания влияют на здоровье. Это исследование выявило часть сложных регуляторных механизмов, включающих различные компоненты, связанные с пищевыми продуктами, включая пищевые волокна, КЦЖК, полиненасыщенные жирные кислоты и витамины».

В настоящее время профессор Нисияма и ее коллеги приступают к исследованию взаимосвязи между средой слизистой оболочки и иммунорегуляцией, сосредоточив внимание на конкретных КЦЖК. Они надеются при этом раскрыть пользу для здоровья человека различных продуктов питания. И, если повезет, их усилия приведут к более правильным диетическим решениям, которые обеспечат людям более здоровую жизнь.