Microbiota intestinală reglează funcția și plasticitatea celulelor epiteliale intestinale
Un grup de cercetători de la Universitatea de Stat din Campinas (UNICAMP) din São Paulo, Brazilia, a realizat progrese semnificative în înțelegerea relației dintre microbiota intestinală și celulele intestinale.
Studiul, publicat în revista Gut Microbes, a arătat cum microbiota și compușii pe care îi produce, precum butiratul, influențează funcționarea celulelor care căptușesc intestinul gros. Acest strat de celule intestinale este în contact direct cu bacteriile și produce mucus, contribuind la funcția de barieră, ajutând la prevenirea pătrunderii bacteriilor în organism.
Printre descoperiri se numără descrierea unei funcții duale a unei celule care anterior era considerată exclusiv secretingă de mucus. Cercetătorii au descoperit că această celulă absoarbe și nutrienți, iar abundența sa în epitel este reglată de semnalele transmise de microbiota intestinală. Numărul acestor celule crește atunci când microbiota intestinală este redusă.
Abundența acestei celule este reglată de producția de butirat – un compus rezultat din fermentarea fibrelor alimentare – și receptorul său, GPR109A. Cu cât se produce mai mult butirat, cu atât numărul acestor celule este mai mic.
Acest studiu deschide calea pentru o mai bună înțelegere a rolului microbiotei și a metabolitilor săi în condiții precum boala inflamatorie intestinală și în dezvoltarea tratamentelor. Studiul demonstrează cum integritatea peretelui intestinal se poate schimba, în special la persoanele în vârstă.
„Când microbiota este redusă, intestinul gros – care, în condiții normale, prioritizează producția de mucus – începe să exprime caracteristici asociate cu absorbția nutrienților, caracteristici tipice intestinului subțire. Încă nu știm de ce se întâmplă acest lucru, dar această schimbare ar putea fi legată de expansiunea celulelor cu funcție duală și ar reprezenta un răspuns adaptativ la scăderea bacteriilor în această porțiune a intestinului”, explică Vinicius Dias Nirello, autor principal al studiului, care a realizat cercetarea în timpul studiilor sale doctorale la Institutul de Biologie (IB-UNICAMP) cu o bursă de la FAPESP.
„Am observat că aceste celule cu funcție duală sunt reduse de butirat și receptorul său. Totuși, în condiții de disbioză – atunci când există o pierdere a bacteriilor, fie din cauza utilizării antibioticelor, fie din cauza procesului de îmbătrânire – această populație celulară se extinde, ceea ce speculăm că este un răspuns adaptativ destinat consolidării barierei intestinale”, adaugă Marco Vinolo, profesor la IB-UNICAMP.
Studiul relevă un nivel de plasticitate guvernat de declanșatori microbieni, care era anterior necunoscut în epitelul intestinal.
Pentru a ajunge la aceste rezultate, cercetătorii au tratat un grup de șoareci cu un cocktail de antibiotice timp de trei zile, provocând o reducere bruscă a microbiotei intestinale. Un grup de control de șoareci a primit doar o soluție inofensivă și și-a menținut microbiota intactă.
În plus față de acești șoareci, cercetătorii au folosit alte animale germ-free, care au fost născute și crescute fără microbiota. Aceste animale au fost împărțite în două subgrupuri și au primit bacterii din intestinele fie ale tinerilor (cu vârste între 18 și 35 de ani), fie ale adulților în vârstă (peste 65 de ani). Scopul a fost de a examina efectul microbiotei în funcție de vârsta donatorului.
Cercetătorii au analizat, de asemenea, biopsii, sau mici probe de țesut, din intestinul gros al tinerilor și adulților în vârstă pentru a evalua efectul îmbătrânirii asupra numărului de celule care compun epitelul intestinal.
Probe de șoareci au fost analizate folosind tehnologia de transcriptomică la nivel de celulă unică, care analizează răspunsul fiecărei celule în parte. Această metodă a permis cercetătorilor să examineze caracteristicile individuale ale celulelor care formează epitelul intestinal în profunzime.
Cercetătorii au observat că o populație specifică de celule, clasificată anterior doar ca secretingă de mucus, poate, de asemenea, să efectueze o funcție de absorbție. „Aceste celule exprimă gene pentru ambele funcții, ceea ce nu se credea anterior posibil pentru acest tip de celulă. Deoarece această populație răspunde direct la microbiota, descoperirea sugerează o adaptare anterior necunoscută a epitelului intestinal”, explică Nirello. Această populație celulară este mai prevalentă în intestinele grosiere ale persoanelor în vârstă, așa cum arată biopsiile umane și șoarecii cu bacterii din această populație în colonul lor.
Noi experimente în care genele secretorii sau de absorbție ale acestor celule sunt șterse ar putea ajuta la clarificarea rolului lor. Aceasta va avansa înțelegerea noastră asupra bolilor intestinale și a modurilor de a le trata.
