Ideja da su ishrana i zdravlje neraskidivo povezani nije nova. Ljudi su milenijumima znali da je loša ishrana odgovorna za mnoge zdravstvene probleme. Ali precizni mehanizmi koji objašnjavaju kako ishrana menja funkciju naših ćelija, tkiva i organa ostali su slabo shvaćeni.
Sada, studija koju su vodili istraživači sa Harvardske medicinske škole baca svetlo na ovaj proces, ističući kritičnog posrednika između hrane i zdravlja – crevne bakterije koje čine naš mikrobiom, ili kolekciju mikroorganizama koji žive u simbiozi sa ljudima.
Rad, koji je sproveden na miševima i objavljen 28. juna u časopisu Nature, pokazuje da mikrobi creva uživaju u uobičajenim masnim kiselinama kao što je linolna kiselina i pretvaraju ih u konjugovanu linolnu kiselinu (CLA). Ovaj nusprodukt zatim služi kao signal za biološku kaskadu koja na kraju podstiče specifičan tip imunog sistema da se razvije i boravi u tankom crevu.
U studiji, istraživači su primetili da su miševi kod kojih je ova kaskada prekinuta lakše podlegli uobičajenom patogenu koji se prenosi hranom.
Nalazi, rekao je tim, detaljno opisuju zamršenu interakciju između crevnih mikroba, hrane i imuniteta. Oni takođe naglašavaju važnost razumevanja kako pojedinačne mikrobne vrste u crevima mogu da promene specifične funkcije organa i vrše važne efekte na zdravlje.
„Trijada dijeta-mikrobi-imuni sistem privukla je značajnu pažnju, sa nedostatkom detalja koji bi pokazali kako ove tri komponente rade zajedno“, rekao je viši autor studije Dennis Kasper, profesor medicine Villiam Elleri Channing u Brigham and Vomen’s Hospital i profesor imunologije na Institutu Blavatnik na Harvardskoj medicinskoj školi. „Ovde smo pronašli jednu od najjasnijih demonstracija mehanizma koji leži u osnovi kako ishrana i mikrobiom grade imuni sistem.“
U novoj studiji, Kasper je radio u saradnji sa Ksiniang Songom, bivšim postdoktorskim istraživačem u Kasper laboratoriji, sada glavnim istraživačem na Univerzitetu Kineske akademije nauka; i kolege iz HMS-a, Opšte bolnice u Masačusetsu, Univerziteta Tufts i Medicinske škole UMass Chan.
Tim je u početku primetio da miševima bez klica – uobičajenom laboratorijskom modelu koji nije prirodno kolonizovan mikroorganizmima, pa stoga nema mikrobiom – nedostaje podskup imunih ćelija poznatih kao CD4 + CD8aa + intraepitelni limfociti (IEL), koji se normalno nalaze u određenom delu tankog creva.
Zanimljivo je da miševi koji nisu bili bez klica, ali su jeli minimalnu ishranu sastavljenu samo od esencijalnih hranljivih materija da bi ih održali u životu takođe su imali manjak u ovim ćelijama. Međutim, CD4 + CD8aa + IELs su bili prisutni kod miševa bez klica hranjenih tipičnom bogatom komercijalnom ishranom sastavljenom od mnogo različitih hranljivih materija.
Sumnjajući da bi interakcija između ishrane i mikrobioma mogla biti odgovorna za prisustvo ili odsustvo CD4 + CD8aa + IELs, istraživači su ispitali koji hranljivi sastojci nedostaju iz minimalne ishrane, na kraju su se uključili u različite masne kiseline. Nakon što su miševe hranili pojedinačnim masnim kiselinama na minimalnoj ishrani sa tipičnim mikrobiomima, otkrili su da su životinje koje su jele dugolančanu masnu kiselinu poznatu kao linolna kiselina počele da rastu CD4 + CD8aa + IEL u svojim tankim crevima.
Kasper je objasnio da mnoge bakterije koje borave u crevima proizvode enzim koji se zove izomeraza linolne kiseline (LAI) koji pretvara linolnu kiselinu u konjugovani oblik, sa nekim preuređenim dvostrukim i jednohemijskim vezama linolne kiseline. Dalje istraživanje je pokazalo da je CLA – konjugovani oblik linoleinske kiseline – bio abnormalno nizak i kod miševa sa tipičnim mikrobiomom koji su hranjeni minimalnom ishranom ili kod miševa bez klica koji su hranjeni bogatom ishranom, što sugeriše da su bakterije bile neophodne za pretvaranje linolne kiseline u CLA.
Kada su istraživači kolonizovali miševe bez klica bakterijama koje su proizvele LAI i hranile ih bogatom ishranom, ove životinje su razvile CD4 + CD8aa + IEL u svojim tankim crevima. Nasuprot tome, kada su ih istraživači kolonizovali bakterijama koje su genetski modifikovane da ne proizvode LAI, oni nisu razvili ove imune ćelije, pokazujući da je CLA proizveden ovim bakterijskim enzimom od suštinskog značaja za rast ovih imunih ćelija.
Dalje istraživanje je otkrilo potpuniji mehanizam zašto je CLA podstakao razvoj CD4 + CD8aa + IEL: Istraživači su otkrili da neke imune ćelije u tankom crevu proizvode protein koji se zove nuklearni faktor hepatocita 4g (HNF4g) na svojim površinama, koji služi kao receptor za CLA. Kada se CLA veže za ove receptore, ćelije su proizvele drugačiji protein nazvan interleukin 18R (IL-18R), koji je zauzvrat smanjio proizvodnju trećeg proteina nazvanog ThPOK. Što se manje ThPOK proizvodi, više se razvija CD4 + CD8aa + IEL.
Ovaj složeni put ima jasne implikacije na imunitet na infekciju, rekao je Kasper. Zaista, kada su istraživači menjali bilo koji deo kaskade — na primer, sprečavajući proizvodnju IL-18R ili HNF4g — miševi kod kojih je kaskada isključena nisu proizvodili CD4 + CD8aa + IEL i nisu bili u stanju da se bore protiv infekcije sa Salmonella tiphimurium, bakterijska vrsta koja je obično odgovorna za slučajeve trovanja hranom.
„Jedan od razloga zašto još nije izašlo na videlo više primera trijade dijeta-mikrobi-imuni sistem je taj što su ovi putevi tako komplikovani“, rekao je Kasper. „Istražujući ove zamršene puteve, imaćemo bolje razumevanje kako nas naši mikrobiomi održavaju zdravim i kako da intervenišemo kada to ne čine.“
Više informacija: Ksiniang Song et al, Izomerizacija masnih kiselina crevnih mikroba modulira intraepitelne T ćelije, Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06265-4
Istražite dalje
