<<
>>

Патогенетическое значение кишечной микрофлоры у больных с CРК

Взаимодействие кишечной микрофлоры с организмом хозяина осуществляется посредством сигнальных рецепторов, экспрессия белков данных рецепторов кодируется соответствующими генами. В настоящее время накапливается все больше данных о нарушении у больных СРК экспрессии сигнальных рецепторов, ответственных за взаимодействие с бактериальными клетками, причем чаще всего указывается на повышение экспрессии TLR-2 и TLR-4 [51,72,84,132,153].

Экспрессия генов – это процесс, в ходе которого наследственная информация от гена (последовательности нуклеотидов ДНК) преобразуется в конечный продукт: РНК или белок. Экспрессия генов регулируется на всех стадиях процесса: во время транскрипции (синтеза РНК на основе ДНК), трансляции (синтеза белка из аминокислот на матрице информационной (матричной) РНК (иРНК, мРНК) или на стадии посттрансляционных

модификаций белков. Сайленсинг – процесс регуляции генов, при котором последовательность нуклеотидов не изменяется, а лишь прекращается экспрессия соответствующего гена [31].

В живых клетках обнаружено несколько типов малых молекул РНК, способных осуществлять регуляцию генов. Эволюционно наиболее древними являются короткие интерферирующие РНК (киРНК) длиной около 20-25 нуклеотидов с двумя неспаренными выступающими нуклеотидами на 3'- концах.

Однако, по мере усложнения генома появилась более развитая система управления экспрессией: микро-РНК (miRNA), представляющие собой небольшие (21-22 нуклеотида в длину) некодирующие двуцепочечные РНК, которые подавляют экспрессию генов за счет связывания с 3′- нетранслируемыми областями (3′-UTR) мРНК [49]. Такое связывание неоднородно за счет неполной комплиментарности к мРНК, что позволяет одной микро-РНК потенциально регулировать сотни транслируемых белков, причем на один белок могут влиять несколько микро-РНК, т.к. 3`- нетранслируемые участки содержат места для прикрепления нескольких микро- РНК [191].

Геном человека содержит 450-500 генов микро-РНК, которые играют важную роль при экспрессии генов в норме и патологии [37]. Предполагается, что не менее 30% экспрессируемых генов человека регулируются микро-РНК [127]. Связываясь обычно с 3'-нетранслируемыми областями мРНК, они могут избирательно и количественно блокировать работу одних и активность других генов [181]. Микро-РНК образуются в цитоплазме из находящихся в ядре предшественников различной длины (в десятки и сотни нуклеотидов) [86], которые содержатся в основном в интронах (белок-некодирующих участках РНК) или экзонах (белок-кодирующих участках РНК) [106]. Модуляция генов происходит при помощи механизма РНК-интерференции – процесса, суть

которого заключается в подавлении экспрессии гена на стадии транскрипции, трансляции или деградации мРНК за счет микро-РНК.

Механизм РНК-интерференции часто используется для изучения функции генов в культурах клеток и на моделях животных in vivo. Синтетическую двуцепочечную РНК, комплементарную заданному гену, вводят в клетку или организм, где чужеродная молекула РНК запускает систему РНК-интерференции. Этот метод позволяет исследователям значительно снижать уровень экспрессии соответствующего гена. Изучение последствий снижения экспрессии интересующего гена позволяет выяснить физиологическую роль продукта данного гена-мишени. Так как система РНК- интерференции не всегда может полностью «выключить» экспрессию гена, данный метод называется «нокдауном гена» в отличие от полного удаления гена, именуемого «нокаутом гена» [45].

При проникновении в клетку экзогенных или эндогенных двуцепочечных микро-РНК в цитоплазме клетки происходит разрезание их на небольшие фрагменты (порядка 21-25 нуклеотидов) белком из семейства РНК-азы III Dicer. Получившиеся фрагменты одноцепочечной РНК связываются комплексом белков под названием RISC (RNA-induced silencing complex). В результате активности RISC одноцепочечный фрагмент РНК соединяется с комплементарной последовательностью молекулы мРНК и вызывает разрезание мРНК белком Argonaute, либо ингибирование трансляции и/или деаденилирование мРНК.

Эти процессы приводят к подавлению экспрессии соответствующего гена, эффективность которого ограничена концентрациями микро-РНК.

Механизм РНК-интерференции играет важную роль в защите клеток от вирусов, транспозонов (мобильных элементов генома, способных вызывать мутации), а также в регуляции развития, дифференцировки и экспрессии генов организма [180]. Ведутся работы о терапевтическом использовании РНК-

интерференции для лечения онкологических заболеваний путем использования безопасных и эффективных систем доставки микро-РНК в опухолевые клетки с целью подавления экспрессии генов [150]. За счет механизма РНК- интерференции происходит модулирование экспрессии определенных генов, ответственных за формирование иммунного ответа к чужеродному генетическому материалу [203].

Роль микро-РНК во взаимодействии кишечной микрофлоры с организмом человека только начинает изучаться. Одно из первых исследований, посвященных данной проблеме, – исследование G. Dalmasso с соавт. (2011) о влиянии микро-РНК на регуляцию экспрессии генов макроорганизма. ЖКТ мышей, содержащихся в стерильных условиях, был колонизирован микрофлорой, полученной от мышей с сапрофитной микрофлорой. Было показано, что 9 микро-РНК в различной степени экспрессировались у колонизированных мышей в сравнении со стерильными мышами преимущественно в толстой и, в меньшей степени, в подвздошной кишке, что, вероятно, отражает бактериальную нагрузку, которая постепенно повышается по ходу ЖКТ от желудка к тонкой кишке и достигает максимума в толстой кишке [78]. Дальнейший компьютерный анализ показал, что потенциальной мишенью для микро-РНК (mmu-miR-665) в толстой кишке служит ген Abcc3 принадлежащий к семейству АТФ-зависимых транспортных белков, ассоциированных с мультилекарственной резистентностью. Регуляция функции гена изменяется при колонизации стерильных мышей нормальной микрофлорой: микро-РНК (mmu-miR-665) активирует экспрессию Abcc3 у стерильных мышей, а нормальная микрофлора снижает активацию гена Abcc3 за счет уменьшения экспрессии mmu-miR-665.

Таким образом, микро-РНК может участвовать в реализации влияния микробиоты на экспрессию генов организма-хозяина.

В работе N. Singh с соавт. (2008) было изучено влияние эндогенной микрофлоры на экспрессию микро-РНК в слепой кишке у стерильных мышей и мышей с нормальной микрофлорой. Предположительно, микро-РНК оказывают влияние на 34 гена-мишени, кодирующих белки, отвечающие за регуляцию барьерной функции кишечника: экспрессию белков плотных контактов, гликозилтрансфераз, участвующих в синтезе компонентов бактериальной клеточной стенки (например, муреина), мукопротеинов (ответственных за образование муцина); иммунную регуляцию (белки MHC I и II типа). У мышей с нормальной микрофлорой экспрессия изучаемых генов оказалась выше, чем у стерильных животных [185].

E.M. Comelli и соавт. (2008) изучили влияние нормальной кишечной микрофлоры на барьерную функцию слизи [74]. Известно, что в ЖКТ человека экспрессируется 12 генов мукопротеинов (MUC), ответственных за синтез муцина, из которых преобладают первые четыре [75]. Муцин секретируется совместно с трефоиловым фактором (trefoil factor, TFF), определяющим вязкие свойства слизи. У человека идентифицировано 3 трефоиловых фактора: TFF-1, TFF-2 и TFF-3, преобладающим из которых служит TFF-3, вырабатываемый бокаловидными клетками тонкой и толстой кишки [194]. На основании проведенного исследования было выявлено, что у мышей с нормальной микрофлорой по сравнению со стерильными животными экспрессия генов муцина (MUC1, MUC4) и TFF-3 была снижена в подвздошной и толстой кишке. У стерильных животных отмечалось увеличение экспрессии TFF-3 в толстой кишке. Синтез слизи у таких мышей может усиливаться в качестве защитного механизма для того, чтобы компенсировать отсутствие собственной микрофлоры. Предполагается, что микрофлора ЖКТ, в зависимости от преобладания тех или иных типов микроорганизмов, может по-разному влиять на экспрессию генов, ответственных за синтез муцина [74].

При обследовании 19 пациентов СРК и 10 здоровых добровольцев Q. Zhou и соавт. (2008) обнаружили у 42% больных по сравнению с группой контроля увеличение кишечной проницаемости и уменьшение экспрессии глутаминсинтетазы, регулирующейся miR-29a [212]. Глутаминсинтетаза катализирует превращение аммиака и глутамата в глутамин, который служит основным источником энергии для быстро делящихся клеток слизистой оболочки кишечника. Его истощение приводит к атрофии эпителия и последующему увеличению проницаемости кишечного барьера с последующим проникновением патогенных и условно-патогенных микроорганизмов (в случае их наличия в просвете кишки) в подслизистый слой, что приводит к персистенции воспалительных изменений в кишечной стенке [122]. Наличие у больных СРК нарушения проницаемости [87,212] кишечной стенки за счет нарушения функции плотных контактов между эпителиальными клетками подтверждено результатами большого количества исследований [53,120,196,197].

Цитокиновый профиль пациентов с CРК оценивается в литературе противоречиво, однако все больше данных говорит в пользу наличия у таких больных воспаления слизистой оболочки толстой кишки низкой степени активности и, соответственно, о сдвиге баланса цитокинов в сторону провоспалительных цитокинов [44,56,130,135,172].

Таким образом, приведенные выше данные показывают, что микробиота, ответственная за выполнение барьерной и иммунной функции, может играть важную роль в патогенезе СРК, возможно, модулируя экспрессию генов белков плотных контактов, мукопротеинов и гликозилтрансфераз.

<< | >>
Источник: КУЧУМОВА Светлана Юрьевна. Патогенетическое и клиническое значение кишечной микрофлоры у больных с синдромом раздраженного кишечника». Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук. Москва –2014. 2014

Еще по теме Патогенетическое значение кишечной микрофлоры у больных с CРК:

  1. КУЧУМОВА Светлана Юрьевна. Патогенетическое и клиническое значение кишечной микрофлоры у больных с синдромом раздраженного кишечника». Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук. Москва –2014, 2014
  2. Физиологическое значение кишечной микрофлоры
  3. Методы коррекции кишечной микрофлоры. Доказательная база эффективности пробиотиков у больных СРК
  4. Качественный и количественный состав микрофлоры желудочно-кишечного тракта у больных СРК
  5. Значение нормальной микрофлоры, обитающей в полости рта
  6. Состояние кишечной микрофлоры у пациентов с СРК и лиц контрольной группы
  7. Методы диагностики кишечной микрофлоры
  8. Состояние кишечной микрофлоры по данным молекулярно- генетического исследования (секвенирование 16S рРНК)
  9. Качественный и количественный состав микрофлоры желудочно-кишечного тракта у здоровых лиц
  10. ПРИМЕНЕНИЕ ПРОДУКТОВ ПЧЕЛОВОДСТВА ПРИ НАРУШЕНИЯХ МИКРОФЛОРЫ В ЖЕЛУДОЧНО-КИШЕЧНОМ ТРАКТЕ
  11. ПРОГРАММА ПРИМЕНЕНИЯ АПИФИТОПРОДУКЦИИ ПРИ НАРУШЕНИЯХ МИКРОФЛОРЫ В ЖЕЛУДОЧНО-КИШЕЧНОМ ТРАКТЕ
  12. Глава 4 Влияние лекарственных препаратов на выраженность клинических симптомов заболевания, состояние кишечной микрофлоры и уровень качества жизни