Кишкові бактерії допомагають регулювати артеріальний тиск

Нове дослідження американських вчених викликало справжній фурор в наукових колах. Як нам відомо, співтовариство бактерій, що живуть в організмі людини, – це цілий мікроскопічний світ, який тісно співпрацює з багатьма органами. Причому результат таких взаємовигідних відносин часто виявляється дуже корисним для сторін, що «уживаються». І кожне нове відкриття вчених доводить: вплив бактерій кишкової флори поширюється далеко за рамки травної системи. Так сталося і цього разу. Дослідники з’ясували, що кишкові бактерії здатні впливати на наш артеріальний тиск. Виявилося, що кишкова мікрофлора є частиною складної системи, що підтримує рівень артеріального тиску в організмі людини.

В ході проведеного дослідження вчені з університету Джонса Хопкінса і Єльського університету відкрили специфічний нюховий рецептор, який в нормі знаходиться в порожнині носа, але, як з’ясувалося, може виявлятися в кровоносних судинах у всьому організмі. Керівник наукової групи Дженніфер Плужник виявила рецептори нюху на стінках дрібних судин, які пронизують все тіло. Дослідження встановило, що ці рецептори знаходяться у взаємодії з бактеріями кишечника під час травного процесу. Коротколанцюгові жирні кислоти, які утворюються в результаті життєдіяльності кишкових бактерій, впливають на рівень артеріального тиску.

Взаємодія бактерій і нюхового рецептора

Як розповіла лідер групи, фізіолог зі Школи медицини університету Джонса Хопкінса Дженніфер Плужник, присутність нюхового рецептора Olfr78 на стінках ниркової артерії і її дрібних відгалужень була абсолютно випадково виявлена нею кілька років тому. Згодом її група знайшла Olfr78 на стінках дрібних кровоносних судин, які пронизують всі тканини тіла, включаючи серце, діафрагму, скелетні м’язи і шкіру. Рецепторами є білки, які зазвичай знаходяться на поверхні клітин. Вони пов’язують певні молекули і реагують на них за типом того, як замок може бути відкритий тільки певним ключем. Специфічні молекули являють собою хімічні сигнали, які спонукають клітину до певної дії, наприклад поділу, загибелі, або ж дозволяють певним речовинам проникати в клітину або виходити з неї.

Вчені поставили собі за мету визначити, які молекули зв’язуються з Olfr78. Вони запрограмували клітини виробляти рецептори на своїй поверхні і «налаштували» їх таким чином, щоб, коли молекули зв’язувалися з цими рецепторами, це викликало світловипромінюючу реакцію. Таким чином, кожен раз, коли клітина «світилася», це означало, що молекула успішно зв’язалася з Olfr78.

Серії експериментів з різними молекулярними «коктейлями» показали, що Olfr78 пов’язується лише з молекулою оцтової кислоти. Подальші тести продемонстрували, що пропіонат також зв’язується з Olfr78.

Оцтова кислота, похідними якої є ацетат і пропіонат, – частина сімейства молекул, званих коротколанцюговими жирними кислотами (SCFAs). SCFAs виробляються анаеробними бактеріями кишечника в процесі розкладання крохмалю і целюлози, що надходять з рослинною їжею. Потім вони всмоктуються в кров, де можуть взаємодіяти з Olfr78.

Несподіване відкриття

Вчені помітили, що додавання SCFAs мишам, у яких відсутній ген Olfr78, викликає зниження їх артеріального тиску, при цьому в звичайних умовах SCFAs, навпаки, викликає його збільшення. Але коли вчені давали SCFAs нормальним мишам, у яких був ген Olfr78, вони з подивом виявили зниження артеріального тиску, хоча і не такий значний, як це спостерігалося у інших мишей.

Команда дослідників вирішила з’ясувати, що станеться, якщо вони скоротять всі джерела надходження SCFAs у мишей, в тому числі вироблені кишкової мікрофлорою.

Для цього вони знищили мікрофлору кишечника гризунів за допомогою тритижневого курсу антибіотиків, контролюючи при цьому їх артеріальний тиск. У нормальних мишей це викликало лише незначні зміни, але артеріальний тиск у мишей, позбавлених Olfr78, зріс. Це дозволяє припустити, що зв’язок між Olfr78, SCFAs і рівнем артеріального тиску був трохи складніше, ніж здавалося на перший погляд: чи були задіяні інші чинники?

Команда вчених в кінці кінців виявила, що не зв’язані з нюхом рецептори Gpr41 також відіграють певну роль. Вони теж зв’язуються з SCFAs, і, коли це відбувається, рівень артеріального тиску знижується.

Вплив двох протилежних механізмів проявляється так: коли вони зв’язуються з Olfr78, SCFAs провокують підвищення артеріального тиску, але коли ці ж молекули зв’язуються з Gpr41, артеріальний тиск знижується. Проте ефект Gpr41 більш виражений, тому збільшення кількості SCFAs призводить до загального зниження артеріального тиску.

«Ми знаходимося тільки на початку шляху, визначивши ключових гравців і основні шляхи їх взаємодії. Наша робота відкриває можливості для вивчення наслідків лікування антибіотиками, пробіотиками чи іншими змінами дієти на рівень артеріального тиску у людей,» – керівник наукової групи Дженніфер Плужник.

Виявлений регуляторний механізм, головну роль в якому грають бактерії, що живуть в кишечнику, як вважають автори, може згодом допомогти по-новому поглянути на причини виникнення і лікування гіпертонії.