Pokazalo se da crevni mikrobiom, odnosno zajednica bakterija i drugih mikroorganizama koji žive u crevima čoveka, utiče na metabolizam i imuni sistem. Još uvek ne razumemo u potpunosti kako se reguliše simbioza između zdravog mikrobioma i domaćina i kako se može sprečiti prekomerni rast bakterija sa patogenim klicama.
Istraživački tim predvođen profesorom Christophom Becker-Paulijem sa Instituta za biohemiju Univerziteta Kiel (CAU) u saradnji sa drugim radnim grupama sada je otkrio važan mehanizam koji utiče na crevni mikrobiom u modelima miša. Rezultati su nedavno objavljeni u časopisu Science Advances.
„Prvi put smo uspeli da pokažemo da kompleks enzima meprin α i meprin β koji se nalazi na crevnim ćelijama utiče na sastav mikrobioma preradom supstrata galektin-3“, objasnila je prvi autor Sintija Bulk, dr. student na Institutu za biohemiju CAU.
„Na aktivnost ovog kompleksa enzima direktno utiče mikrobiom“, dodao je profesor Kristof Beker-Poli, član Klastera izvrsnosti „Precizna medicina u hroničnoj upali“ (PMI) i šef Jedinice za degradomiju proteaze. Veb. „To znači da mikrobiom utiče na proteine domaćina, koji zauzvrat utiču na mikrobiom.“
Istraživači su proučavali ovu interakciju regulacije kompleksa enzima u modelima miša sa različitim bakterijskim kolonizacijama.
Istraživanje se fokusiralo na enzime koji cepaju proteine meprin α i meprin β, koji su snažno izraženi u zdravom crevu i značajno smanjeni kod hronične inflamatorne bolesti creva (IBD). „S jedne strane, želeli smo da razjasnimo funkciju meprina u tankom i debelom crevu, a sa druge strane, želeli smo da razumemo kako je sastav bakterija u crevima fundamentalno regulisan“, rekao je Bulk.
Meprin proteaze se nalaze u celom crevu, ali nisu tipični digestivni enzimi. „U prethodnim studijama već smo uspeli da pokažemo da su ovi enzimi odgovorni za stalno odvajanje i obnavljanje sloja sluzi koji štiti epitel tankog creva“, rekla je Beker-Poli.
Da bi razjasnili dalje funkcije meprina, koji postoje kao kompleks meprina α/β u debelom crevu, istraživači su prvo primenili metod baziran na masovnoj spektrometriji za traženje supstrata koje obrađuje ovaj enzimski kompleks. „Identifikovali smo galektin-3 kao važan supstrat u debelom crevu“, naveo je Beker-Poli.
Galektin-3 se trajno proizvodi u crevnim resicama. Nalazi se i unutar ćelija, ali i izvan ćelije u sloju sluzi i može da stupi u interakciju sa bakterijama, na primer aglutinacijom. Proteolitičko cepanje galektina-3 meprinom α/β rezultiralo je izmenjenim svojstvima vezivanja bakterija. Istovremeno, u zavisnosti od bakterijskog sastava, menja se enzimska obrada galektina-3. „To znači da u zavisnosti od toga koliko i koje bakterije su prisutne, to takođe utiče na to koliko se galektin-3 enzimski obrađuje“, objasnio je Bulk. „Domaćin reaguje na mikrobiom putem cepanja galektina-3, koji se zatim drugačije modulira.“
Rad je takođe pokazao da enzimsko cepanje galektina-3 dovodi do jake aglutinacije (grudovanja) i eliminacije patogena Pseudomonas aeruginosa, klice koja je odgovorna za oko 10% svih bolničkih infekcija u Nemačkoj.
„Razumevanje fiziološke uloge ovog enzimskog kompleksa u crevima moglo bi da pruži nove uvide u razvoj bolesti, kao i nove načine za prevenciju i lečenje crevnih bolesti“, naglasila je Beker-Poli. Kod hroničnih inflamatornih bolesti creva, ne samo da je enzimski kompleks smanjen, već je i supstrat galektin-3 takođe smanjen. „Ovo može dovesti do neravnoteže crevnog mikrobioma tako da se patogeni mogu lakše širiti“, sumnja biohemičar iz Kila. Ova konstelacija svakako nije presudna za nastanak hroničnih inflamatornih bolesti creva, jer mnogi faktori igraju ulogu u tome, ali to treba uzeti u obzir.
Dalja istraživanja će se sada fokusirati na detaljnije razjašnjavanje mehanizama koji dovode do aglutinacije određenih vrsta bakterija. Pored toga, identifikovani su dalji imunomodulatorni supstrati kompleksa meprin α/β i njihova funkcija će sada biti analizirana.
