Кишечные бактерии помогают регулировать артериальное давление
Новое исследование американских учёных произвело настоящий фурор в научных кругах. Как нам известно, сообщество бактерий, живущих в организме человека, — это целый микроскопический мир, тесно сотрудничающий со многими органами. Причем результат таких взаимовыгодных отношений зачастую оказывается очень полезным для «уживающихся» сторон. И каждое новое открытие учёных доказывает: влияние бактерий кишечной флоры распространяется далеко за рамки пищеварительной системы. Так случилось и на этот раз. Исследователи выяснили, что кишечные бактерии способны влиять на наше артериальное давление. Оказалось, что кишечная микрофлора является частью сложной системы, поддерживающей уровень артериального давления в организме человека.
В ходе проведённого исследования учёные из университета Джонса Хопкинса и Йельского университета открыли специфический обонятельный рецептор, который в норме находится в полости носа, но, как оказалось, может обнаруживаться в кровеносных сосудах во всем организме. Руководитель ученой группы Дженнифер Плужник обнаружила рецепторы обоняния на стенках мелких сосудов, пронизывающих все тело. Исследование установило, что эти рецепторы находятся во взаимодействии с бактериями кишечника во время пищеварительного процесса, а также регулируют его. Короткоцепочечные жирные кислоты, которые образуются в результате жизнедеятельности кишечных бактерий, влияют на уровень артериального давления.
Взаимодействие бактерий и обонятельного рецептора
Как рассказала лидер группы, физиолог из Школы медицины университета Джонса Хопкинса Дженнифер Плужник, присутствие обонятельного рецептора Olfr78 на стенках почечной артерии и ее мелких ответвлений было совершенно случайно обнаружено ею несколько лет тому назад. Впоследствии ее группа нашла Olfr78 на стенках мелких кровеносных сосудов, пронизывающих все ткани тела, включая сердце, диафрагму, скелетную мускулатуру и кожу. Рецепторами являются белки, которые обычно находятся на поверхности клеток. Они связывают определенные молекулы и реагируют на них по типу того, как замок может быть открыт только определенным ключом. Специфические молекулы представляют собой химические сигналы, которые побуждают клетку к определенному действию, например делению, гибели, или же позволяют определенным веществам проникать в клетку или выходить из нее.
Учёные задались целью определить, какие молекулы связываются с Olfr78. Они запрограммировали клетки вырабатывать рецепторы на своей поверхности и «настроили» их таким образом, чтобы, когда молекулы связывались с этими рецепторами, это вызвало светоизлучающую реакцию. Таким образом, каждый раз, когда клетка «светилась», это означало, что молекула успешно связалась с Olfr78.
Серии экспериментов с различными молекулярными «коктейлями» показали, что Olfr78 связывается лишь с молекулой уксусной кислоты. Дальнейшие тесты продемонстрировали, что пропионат также связывается с Olfr78.
Уксусная кислота, производными которой являются ацетат и пропионат, — часть семейства молекул, называемых короткоцепочечными жирными кислотами (SCFAs). SCFAs вырабатываются анаэробными бактериями кишечника в процессе разложения крахмала и целлюлозы, поступающих с растительной пищей. Затем они всасываются в кровь, где могут взаимодействовать с Olfr78.
Неожиданное открытие
Ученые заметили, что добавление SCFAs мышам, у которых отсутствует ген Olfr78, вызывает снижение их артериального давления, при этом в обычных условиях SCFAs, наоборот, вызывает его увеличение. Но когда ученые давали SCFAs нормальным мышам, у которых был ген Olfr78, они с удивлением обнаружили снижение артериального давления, хотя и не такое значительное, как это наблюдалось у других мышей.
Команда исследователей решила выяснить, что произойдет, если они сократят все источники поступления SCFAs у мышей, в том числе производимых кишечной микрофлорой.
Для этого они уничтожили микрофлору кишечника грызунов с помощью трехнедельного курса антибиотиков, контролируя при этом их артериальное давление. У нормальных мышей это вызвало лишь незначительные изменения, но артериальное давление у мышей, лишенных Olfr78, возросло. Это позволяет предположить, что связь между Olfr78, SCFAs и уровнем артериального давления была немного сложнее, чем казалось на первый взгляд: были ли задействованы другие факторы?
Команда ученых в конце концов обнаружила, что не связанные с обонянием рецепторы Gpr41 также играют определенную роль. Они тоже связываются с SCFAs, и, когда это происходит, уровень артериального давления снижается.
Влияние двух противоположных механизмов проявляется так: когда они связываются с Olfr78, SCFAs провоцируют повышение артериального давления, но когда эти же молекулы связываются с Gpr41, артериальное давление снижается. Тем не менее эффект Gpr41 более выраженный, поэтому увеличение количества SCFAs приводит к общему снижению артериального давления.
«Мы находимся только в начале пути, определив ключевых игроков и основные пути их взаимодействия. Наша работа открывает возможности для изучения последствий лечения антибиотиками, пробиотиками или другими изменениями диеты на уровень артериального давления у людей,» – руководитель ученой группы Дженнифер Плужник.
Выявленный регуляторный механизм, главную роль в котором играют живущие в кишечнике бактерии, как полагают авторы, может впоследствии помочь по-новому взглянуть на причины возникновения и лечение гипертонии.
