Кишечные микробы в раннем возрасте играют ключевую роль в формировании выработки инсулина и снижении риска развития диабета, а Candida dubliniensis демонстрирует сильный защитный эффект у мышей.
Новое исследование на мышах показало, что микробиом кишечника играет решающую роль в развитии клеток, продуцирующих инсулин, в раннем возрасте, оказывая длительное воздействие на обмен веществ и риск развития диабета.
Исследование предполагает, что введение определенных кишечных микробов потенциально может снизить риск развития диабета 1 типа или даже помочь восстановить метаболические функции в дальнейшей жизни, способствуя росту и восстановлению тканей поджелудочной железы. Результаты были опубликованы в журнале Science.
Критический период
Исследователи обнаружили, что у мышей, получавших антибиотики широкого спектра действия вскоре после рождения, наблюдались долговременные проблемы с обменом веществ. При приеме антибиотиков в течение критического 10-дневного периода в раннем возрасте у мышей вырабатывалось меньше бета—клеток — клеток поджелудочной железы, вырабатывающих инсулин, которые регулируют уровень сахара в крови. Став взрослыми, эти мыши имели более высокий уровень сахара в крови и вырабатывали меньше инсулина.
«Для меня это было шокирующим и немного пугающим», — говорит Джун Раунд, доктор философии, профессор патологии в Университете здравоохранения штата Юта и один из ведущих авторов исследования. «Это показало, насколько важна микробиота в течение этого очень короткого раннего периода развития».
Тестируя различные антибиотики, воздействующие на различные типы микробов, исследователи выявили несколько специфических микробов, которые увеличивали количество тканей, вырабатывающих инсулин, и уровень инсулина в крови. Интересно, что одним из таких микробов, стимулирующих обмен веществ, является практически не изученный грибок под названием Candida dubliniensis, который не встречается у здоровых взрослых людей, но может быть более распространен у младенцев.
Важно отметить, что воздействие C. dubliniensis в раннем возрасте также значительно снижало риск развития диабета 1 типа у мышей-самцов из группы риска. Когда самцов мышей, генетически предрасположенных к развитию диабета 1 типа, в младенчестве колонизировали метаболически «нейтральным» микробом, у них в 90% случаев развивалось это заболевание. У их соотечественников, которые были заражены грибком, диабет развивался менее чем в 15% случаев.
Исследователи обнаружили, что воздействие C. dubliniensis может даже помочь поврежденной поджелудочной железе восстановиться. Когда исследователи вводили гриб взрослым мышам, у которых были уничтожены клетки, вырабатывающие инсулин, клетки, вырабатывающие инсулин, регенерировали, а метаболическая функция улучшилась. Исследователи подчеркивают, что это крайне необычно: этот вид клеток обычно не растет в зрелом возрасте.
«Одна из возможностей в далеком будущем заключается в том, что, возможно, подобные сигналы можно будет использовать не только в качестве профилактического средства, но и в качестве терапевтического, чтобы помочь в дальнейшей жизни», — говорит Дженнифер Хилл, доктор философии, первый автор исследования, которая руководила исследованием в качестве научного сотрудника в лаборатории Round в Университете Калифорнии. В настоящее время Хилл является доцентом кафедры молекулярной, клеточной биологии и биологии развития в Университете Колорадо в Боулдере.
Если преимущества, наблюдаемые у мышей, подтвердятся и у людей, молекулы, полученные из микробов, могут в конечном итоге помочь восстановить функцию поджелудочной железы у людей с диабетом. Но Хилл предупреждает, что лечение, которое помогает регенерации бета-клеток у мышей, исторически не приводило к улучшению состояния здоровья человека.
Укрепление иммунной системы
Грибок C. dubliniensis, по-видимому, поддерживает клетки, вырабатывающие инсулин, посредством своего воздействия на иммунную систему. Предыдущие исследования показали, что иммунные клетки поджелудочной железы могут способствовать развитию своих соседей, вырабатывающих инсулин. Исследователи обнаружили, что у мышей без микробиома в поджелудочной железе меньше иммунных клеток и ухудшается метаболическая функция во взрослом возрасте.
Когда такие мыши получают стимулятор C. dubliniensis в раннем возрасте, как иммунные клетки их поджелудочной железы, так и их метаболическая функция возвращаются к норме. А C. dubliniensis может стимулировать рост клеток, продуцирующих инсулин, только у мышей, у которых есть макрофаги, что свидетельствует о том, что гриб способствует метаболическому здоровью, воздействуя на иммунную систему.
Исследователи подчеркивают, что, вероятно, существуют и другие микробы, которые обладают такими же полезными свойствами, как C. dubliniensis. Их новые результаты могут помочь понять, как могут действовать аналогичные сигналы о состоянии здоровья, поступающие от других микробов. «Мы мало что знаем о том, как микробиом влияет на здоровье в раннем возрасте», — говорит Хилл. «Но мы обнаружили, что эти сигналы в раннем возрасте действительно влияют на раннее развитие, а затем, вдобавок ко всему, имеют долгосрочные последствия для метаболического здоровья».
Раунд добавляет, что понимание того, как микробиом влияет на метаболизм, потенциально может привести к разработке методов лечения на основе микробов для профилактики диабета 1 типа. «Я надеюсь, что в конечном итоге нам удастся идентифицировать эти важные микробы, — говорит она, — и мы сможем давать их младенцам, чтобы, возможно, вообще предотвратить развитие этого заболевания».
