Кишечник часто сравнивают с оживлённой экосистемой, но новое исследование предполагает, что у него может быть ещё и своеобразная биологическая память.

Учёные изучали бутират — короткоцепочечную жирную кислоту, которая образуется, когда кишечные бактерии перерабатывают пищевые волокна, — и обнаружили, что его действие может быть более продолжительным, чем считалось раньше.

В опытах на мышах бутират словно «обучал» клетки, выстилающие кишечник, поддерживать противовоспалительный иммунный ответ даже после окончания воздействия. <b>Это пока не доказывает, что такой же механизм работает у людей, но даёт возможное объяснение того, как питание, кишечная микробиота и иммунная система могут оставаться связанными на протяжении длительного времени.</b>

<h3>Почему бутират так важен</h3>

Бутират — одно из нескольких веществ, которые образуются при расщеплении клетчатки кишечными бактериями. Его давно связывают с противовоспалительным действием в кишечнике, но у исследователей оставался важный вопрос: большая часть бутирата быстро поглощается и перерабатывается клетками кишечного эпителия ещё до того, как он успевает напрямую повлиять на более глубокие иммунные клетки.

Именно поэтому учёные предположили, что сами клетки кишечной стенки могут выступать посредником и передавать сигнал дальше. Один из ведущих авторов исследования Тяньмин Ю объяснял, что команда хотела понять, способны ли эпителиальные клетки связывать сигналы от продуктов жизнедеятельности микробов с более длительными иммунными реакциями.

<h3>Эффект сохранился после лечения</h3>

Исследователи в течение ограниченного времени добавляли бутират в питьевую воду мышей, а затем полностью прекращали воздействие. Даже спустя две недели CD4+ T-клетки продолжали вырабатывать повышенное количество IL-10 — противовоспалительной сигнальной молекулы, которая помогает регулировать иммунную активность в кишечнике.

Мыши также оказались более устойчивыми к химически вызванному воспалению кишечника. По сравнению с животными, которые не получали бутират, они меньше теряли вес, имели более низкие показатели воспаления и демонстрировали менее выраженное повреждение тканей. Защитный эффект при этом зависел от сигнального пути IL-10.

<b>Это говорит о том, что иммунная реакция, вероятно, не была лишь кратковременным ответом на присутствие бутирата в кишечнике</b>

<h3>Микробиота оказалась не обязательна</h3>

Следующим шагом было проверить, не связана ли устойчивость эффекта просто с изменениями в составе кишечных бактерий. Однако эксперименты на безмикробных мышах, у которых кишечная микробиота отсутствует, всё равно показали длительное иммунорегулирующее действие после воздействия бутирата.

Это снова указало на клетки кишечной стенки. В лабораторных условиях эпителиальные клетки, которые ранее контактировали с бутиратом, стимулировали и мышиные, и человеческие T-клетки производить больше IL-10.

Чтобы понять, какие именно молекулы передают этот сигнал, команда провела метаболомный анализ. Одним из возможных посредников оказался N1-ацетилспермидин. Он действительно усиливал выработку IL-10 в T-клетках и, по-видимому, объяснял часть эффекта, но не весь механизм целиком.

<h3>Возможная молекулярная память</h3>

Исследователи также обнаружили, что бутират вызывал продолжительные изменения в активности генов и эпигенетической регуляции, связанные с геном Sat1. Этот ген участвует в образовании N1-ацетилспермидина.

Ю и его коллеги рассматривают это как признак того, что клетки кишечного эпителия могут сохранять своеобразный молекулярный след после контакта с полезными метаболитами микробиоты.

<b>Иными словами, кишечная стенка может не просто отреагировать на сигнал и сразу вернуться в исходное состояние, а сохранить часть информации о предыдущем воздействии</b>

<h3>Что это может означать</h3>

Исследование проводилось преимущественно на мышах и клеточных культурах, поэтому пока нельзя утверждать, что увеличение клетчатки в рационе или уровня бутирата способно предотвращать воспалительные заболевания кишечника у людей.

Теперь учёные хотят проверить, изменён ли тот же путь у пациентов с воспалительными заболеваниями кишечника. Кроме того, N1-ацетилспермидин объяснил лишь часть иммунорегулирующего эффекта, а значит, в механизме, вероятно, участвуют и другие молекулы.

По мнению исследователей, более глубокое понимание того, как соединения, образующиеся из пищи с участием микробиоты, влияют на долгосрочную иммунную терпимость кишечника, в будущем может открыть новые направления исследований воспалительных заболеваний.

<b>Особенно интересна сама идея: полезные сигналы от кишечных бактерий, возможно, действуют гораздо дольше, чем ожидалось, и вместо того, чтобы исчезнуть вместе с самим веществом, могут оставлять после себя защитную программу.</b>