Молекулы, найденные в имбире, реконструируют микрофлору

Когда Хуан-Гэ Чжан (Huang-Ge Zhang) был моложе, его родители часто готовили ему имбирный чай, когда он болел. Теперь, будучи микробиологом в Университете Луисвилля в Кентукки, Чжан исследует механизмы, посредством которых имбирь и другие съедобные растения могут влиять на здоровье.

В предыдущих исследованиях он обнаружил, что экзосомоподобные наночастицы (ELN) - небольшие внеклеточные везикулы, которые часто содержат РНК, - получены из растений, таких как брокколи и имбирь, могут помочь предотвратить вызванное алкоголем повреждение печени и искусственно вызванный колит на мышах.

Недавно, когда он секвенировал полученные из имбиря ELN (GELN), он обнаружил, что они содержат много микроРНК. Это заставило его задуматься, может ли съедобная растительная РНК поглощаться бактериями кишечника и стимулировать экспрессию бактериальных генов, - что было показано на моделях мышей.

Имбирный пир: Используя мышиную модель колита, исследователи изучили влияние экзосомоподобных наночастиц (GELN), полученных из имбиря, на кишечную флору. Команда обнаружила, что GELN преимущественно поглощаются кишечными бактериями Lactobacillus, и увеличивают их численность (1). Частицы содержат микроРНК, которые стимулируют набор бактериальных генов (2). В частности, они активируют путь, который приводит к экспрессии интерлейкина-22 в слизистой толстой кишки (3). Считается, что это способствует восстановлению тканей и противомикробному иммунитету, в конечном итоге улучшая симптомы колита у мышей (4).

Чтобы выяснить это, Чжан и его коллеги кормили мышей очищенными GELN и анализировали состав их кишечных микробов путем секвенирования гена 16S рРНК.

• Исследователи обнаружили значительное увеличение численности Lactobacillaceae - семейства полезных бактерий, часто используемых в качестве пробиотиков - у мышей, получавших GELN, по сравнению с мышами, получавшими нейтральную среду.

• Культуры in vitro также показали, что GELN стимулировали рост Lactobacillus rhamnosus и некоторых других видов Lactobacillus, но ELN из грейпфрута оказывали противоположное действие.

Чтобы увидеть, может ли механизм GELN привести к положительным последствиям для здоровья, Чжан и его сотрудники искусственно вызвали колит у мышей, используя химический декстрансульфат натрия, который вызывает язвы и повреждения в слизистой оболочке кишечника, подобные колиту у человека.

• После употребления GELN РНК у мышей наблюдалось улучшение симптомов колита. В отличие от контрольных мышей, которым давали частицы смешанной РНК, инкапсулированной в липид, полученной из экзосомоподобных наночастиц имбиря, этого не произошло.

• Дальнейшие эксперименты показали, что микроРНК, содержащиеся в GELN, активируют набор бактериальных генов, включая фермент у L. rhamnosus, который активирует путь, который запускает экспрессию цитокина IL-22 в слизистой кишечника.

• В других исследованиях было показано, что IL-22 способствует восстановлению тканей в слизистой оболочке кишечника, и поэтому считается, что он ослабляет симптомы колита.

Чжан говорит, что результаты являются подтверждением концепции о том, что полученные из растений ELN могут влиять на состав и здоровье микробиома, и представляют «новый путь для будущих исследований».

• Ученый находится в процессе создания библиотеки других ELN, полученных из овощей и фруктов.

• "Мы считаем,что не только имбирь содержит такие клеточные структуры", говорит он, - поэтому нужно проверить, как они влияют на микрофлору человека".

Для генетика из Университета Миннесоты Рана Блехмана (Ran Blekhman), который не принимал участия в исследовании, результаты иллюстрируют «замечательный механизм этих взаимодействий между диетой, микробами и хозяином».

• "Многие исследования устанавливают корреляцию между диетическими вмешательствами и изменениями в микробиоме. в то время как очень немногие исследуют вовлеченные молекулярные механизмы", - отмечает он.

• "В общем, таких научных экспериментов должно быть намного больше".