Choć brzmi to zaskakująco, substancje wytwarzane przez bakterie w jelitach, mogą stać się nowymi lekami na przewlekłe stany zapalne płuc. Dowodzą tego ustalenia zespołu prof. Tomasza Wypycha, kierownika Pracowni Badań Mikrobiomu, w Instytucie Biologii Doświadczalnej PAN im. M. Nenckiego w Warszawie. Pracę na ten temat opublikował właśnie periodyk z grupy „Nature” - „Signal Transduction and Targeted Therapy”.

Bakterie (tzw. mikrobiom) mieszkające w naszych jelitach mają nieprzypadkowy skład i proporcje. Przez miliony lat wspólnej ewolucji człowieka oraz tych maleńkich drobnoustrojów wytworzyła się między nimi więź, którą świat nauki poznaje już od dłuższego czasu, ale dopiero teraz na jaw wychodzą szczegóły mogące stać się podstawą różnorakich terapii.

- Badania prowadzone od mniej więcej 20 lat dowodzą, że mikrobiom moduluje właściwie wszystkie procesy fizjologiczne ssaków, włączając w to układ odpornościowy – mówi prof. Wypych.

Jego zespół skupia się na badaniach osi oddziaływania: jelita-mózg i jelita-płuca. Jednym ze szlaków komunikacyjnych między tymi organami są metabolity - niewielkie cząsteczki powstające na skutek rozkładu przez bakterie jelitowe rozmaitych substancji.  Wraz z krwią dostają się do mózgu oraz wszystkich innych części ciała.

Najnowsze badania, o których polscy naukowcy piszą w „Signal Transduction and Targeted Therapy”, odnoszą się do kwasów żółciowych. Substancje te są niezwykle różnorodne, przy czym człowiek wytwarza dwa podstawowe, a ich zadaniem jest asymilacja tłuszczów.

- Kwasy tłuszczowe są generalnie toksyczne dla bakterii jelitowych. Stąd, w toku ewolucji mikroorganizmy te nauczyły się je neutralizować. Ponieważ różnorodność bakterii jelitowych jest bardzo duża, niektóre zaczęły wytwarzać związki pomocne dla gospodarza, by zdobyć ewolucyjna przewagę nad innymi mikrobami w jelitach – tłumaczy prof. Wypych.

W ten sposób powstały tysiące różnorakich substancji chemicznych. Naukowcy z Instytutu Nenckiego uważają, że modyfikacje kwasów żółciowych „opracowane” przez mikrobiom stanowią bogatą platformę do odkrywania nowych leków.

- Wśród nich znaleźliśmy związek bardzo efektywny w hamowaniu odpowiedzi immunologicznej w płucach, podczas stanów zapalnych czy sytuacji patologicznych: zespołu ostrej niewydolności oddechowej, ciężkiej infekcji oraz astmy. Oddziaływał na makrofagi płucne, czyli rezydujące w układzie oddechowym komórki odpornościowe, które pochłaniają i neutralizują bakterie, wirusy, kurz oraz roztocza obecne w powietrzu – mówi polski naukowiec.

Badacze zauważyli, że ów metabolit kwasów tłuszczowych - kwas izolitocholowy – zmienia funkcjonowanie makrofagów: produkują mniej chemokin. Chemokiny to takie cytokiny (znaczniki stanu zapalnego), które pobudzają cały układ odpornościowy do walki z zagrożeniem i ściągają na miejsce stanu zapalnego komórki układu odpornościowego.

- Mniej chemokin oznacza mniejszy napływ komórek, np. eozynofilów w przypadku astmy.  To komórki efektorowe, które uwalniają różnorakie substancje toksyczne mające zneutralizować potencjalne zagrożenie, ale działają niespecyficznie niszcząc nasze tkanki. Dlatego w astmie oraz innych chorobach przewlekłych mamy do czynienia z uszkodzeniem tkanek i dysfunkcjami funkcji płuc – mówi prof. Wypych.

Mniejsza ilość komórek układu odpornościowego jest korzystna dla chorego, co potwierdziły badania na modelach zespołu ostrej niewydolności oddechowej czy infekcji płuc wywołanej przez Klebsiella pneumoniae.

- Nasze badania to wstęp do produkcji leku, który będzie pomagał leczyć chroniczne stany zapalne w płucach – podkreśla naukowiec z Instytutu Nenckiego.

Na podstawie wyników badań nad metabolitami, jego zespół pracuje również nad specjalnymi suplementami zawierającymi określone szczepy bakterii, które, podane doustnie, będą chroniły przed astmą.

Ponadto, naukowcy z Instytutu Nenckiego zidentyfikowali również dwa inne ciekawe pod względem medycznym metabolity, których źródłem są bakterie jelitowe. Siarczan p-krezolu, wytwarzany na skutek asymilacji z żywności aminokwasu o nazwie tyrozyna oraz kwas indolo-3-propionowy, który jest produktem metabolizmu aminokwasu o nazwie tryptofan.

Co ciekawe, opierając się na mysim modelu astmy, zespół prof. Wypycha zauważył, że na wczesnym etapie życia, kwas indolo-3-propionowy przyczynia się do rozwoju tolerancji na alergeny roztoczy kurzu domowego. Analiza badań epidemiologicznych dowodzi, że w przypadku ludzi istnieje silny związek pomiędzy antybiotykoterapią (redukuje ona poziom produkowanego przez bakterie kwasu indolo-3-propionowego), a zwiększonym prawdopodobieństwem rozwoju astmy.  Stąd naukowcy z Instytutu Nenckiego mają nadzieję, że dodanie tego kwasu do pokarmu dla maluchów poddanych antybiotykoterapii, pomogłoby zapobiec rozwojowi astmy lub innych alergii w późniejszym okresie życia.

Kontakt: t.wypych@nencki.edu.pl

https://communities.springernature.com/posts/a-microbiota-dependent-bile-acid-reprograms-alveolar-macrophages-to-control-lung-inflammation?badge_id=signal-transduction-and-targeted-therapy