Дослідження на мишах пропонує лактозу в раціоні, яка живить небезпечні кишкові бактерії при порушенні імунної системи

Джулі Грішем, п'ятниця, 29 листопада 2019 р

Резюме

Міжнародна група під керівництвом вчених з MSK вперше показала, що продукти, що містять лактозу, цукор, який природно міститься в молоці та молочних продуктах, допомагають ентерококу процвітати в кишечнику, принаймні у мишей.

Інфекції бактерією Enterococcus є основною загрозою в медичних закладах. Вони можуть призвести до запалення товстої кишки та серйозних захворювань, таких як бактеріємія та сепсис, а також до інших ускладнень.

Ентерококові інфекції особливо ризиковані для людей, яким трансплантують стовбурові клітини та кістковий мозок (ВМТ) для лікування раку крові. Дослідження показали, що високий рівень ентерококів збільшує частоту захворювання на трансплантат проти господаря (GVHD), потенційно смертельного стану, при якому імунні клітини стовбурових клітин донора атакують органи реципієнта.

Зараз міжнародна група, очолювана вченими з Меморіалу Слоун Кеттерінг, вперше показала, що продукти, що містять лактозу, цукор, який природно міститься в молоці та молочних продуктах, допомагають ентерококу процвітати в кишечнику, принаймні у мишей. Вони також вивчали зміни в організмі людей, які страждають на ВМТ. Дослідження було опубліковане 29 листопада в Science.

"Ці висновки натякають на можливий новий спосіб зменшення ризику РТПХ, а також небезпечних інфекцій", - говорить лікар-науковець МСК та експерт із РТЗХ Джонатан Пелед. "Але вони все-таки попередні, і поки рано пропонувати виключати лактозу в раціонах людей, які переносять ІМТ, або інших госпіталізованих пацієнтів, яким загрожує ентерокок".

Зосередження уваги на мікробіоті

Протягом декількох років д-р Пелед та Марсель ван ден Брінк, керівник Відділу гематологічних злоякісних утворень МСК, вивчають взаємозв'язок між ШКТ та мікробіотою - спільнотою мікроорганізмів, що населяють організм. Вони вдвох є старшими авторами нового дослідження.

Попередні їх дослідження показали, що при знищенні нешкідливих штамів мікробів, часто внаслідок лікування антибіотиками, ентерококи та інші шкідливі види бактерій можуть взяти на себе роль через відсутність конкуренції. В рамках нового дослідження, яке включало аналіз зразків мікробіоти понад 1300 дорослих, які мають ВМТ, команда підтвердила зв'язок між Enterococcus та GVHD.

Ці висновки натякають на можливий новий спосіб зменшення ризику РТПХ, а також небезпечних інфекцій.

Джонатан Пелед
лікар-вчений

Дослідники провели подальші дослідження ентерококів на культурах клітин та на мишах. "Моделі мишей дуже корисні для розуміння механізмів роботи кишечника, що призводять до РТПХ", - говорить д-р ван ден Брінк, який є також співдиректором Інституту іммунотерапії раку Паркера при МСК і керівником лабораторії Інституту Слоуна Кеттерінга. Програма імунології. «Ми вивчали мишей, яким вводили ВМТ, і виявили, що клітини, що вистилають кишечник, які називаються ентероцитами, більше не здатні виробляти лактазу, фермент, який розщеплює лактозу. Високий рівень неперетравленої лактози, в свою чергу, призвів до повного домінування ентерококів. Шокуючим було побачити, як один тип бактерій повністю заволодіває ».

Доктор ван ден Брінк додає, що поверх дефектних ентероцитів втрата конкуруючих здорових штамів бактерій, спричинена лікуванням антибіотиками, ще більше погіршує проблеми в кишечнику. "Це подвійний удар", говорить він.

Поїздка в аптеку веде до дивного відкриття

Щоб вивчити, чи підвищений рівень лактози стимулює ріст ентерококів, чи зв'язок був лише випадковістю, відвідуючий дослідник і перший автор Крістоф Штейн-Тьорінгер відправився в аптеку, щоб придбати Lactaid ®. Ці таблетки, що містять лактазу, розщеплюють лактозу, допомагаючи людям, які не переносять лактозу, їсти молочні продукти без побічних ефектів.

Дослідники виявили, що коли лактазу додавали в лабораторні культури ентерококів, ріст бактерій блокувався. Отже, вони почали годувати безлактозну чау лабораторним мишам, яким вводили BMT, і виявили, що миші на спеціальній дієті були захищені від домінування ентерококів.

"Ми не припускаємо, що це ліки від РТПТ", - говорить д-р ван ден Брінк. "Але це, здається, важливий модулятор".

Дослідники ще не перевірили нові знахідки на людях, але наявні дані свідчать про те, що той самий зв'язок між лактозою та ентерококом, який спостерігається у мишей, може мати місце і у людей, які перенесли ІМТ. "Ми знаємо, які варіанти генів пов'язані з непереносимістю лактози", - зазначає доктор Пелед. "Ми переглянули наші записи і виявили, що людям, у яких були ці варіанти генів, як правило, важче очищати ентерокок від кишок, ніж іншим".

Він додає, що багато реципієнтів ВМТ тимчасово переносять лактозу, ймовірно через втрату ентероцитів, спричинену хіміотерапією. "Ми розглядаємо можливість провести випробування, в ході якого люди їдять безлактозну дієту або приймають Лактаїд під час лікування раку, щоб перевірити, чи не блокується ріст ентерококів", - говорить д-р Пелед.

Глобальні зусилля

Іншим важливим аспектом нового дослідження є те, що воно не просто розглядало людей, які лікувалися в MSK. Сюди також входили зразки пацієнтів з Медичної школи університету Дьюка в Даремі, штат Північна Кароліна; Університет Хоккайдо в Саппоро, Японія; та університетська лікарня Регенсбург, Німеччина. Дослідники з цих трьох установ також внесли свій внесок у науковий документ.

"Дослідники, які вивчають мікробіом, знають, що середовище, в якому живе людина, є головним фактором", - говорить доктор ван ден Брінк. "Ми доклали значних зусиль для збору зразків з усього світу, тому знаємо, що коли ми знайдемо спільні риси, вони, швидше за все, збережуться у всьому світі".

Цю роботу підтримали Німецький науково-дослідний фонд, Премія молодого дослідника від Американського товариства з трансплантації кісткового мозку, Фонд лімфоми, Дивізіональна програма геноміки Сьюзен та Пітера Соломона, Інститут імунотерапії раку Паркера при МСК, Фонд Савіріса, Товариство MSK, пілотний грант імунології систем MSK, Програма дослідників клінічних досліджень Empire, Seres Therapeutics, Японське товариство сприяння науці, Центр інноваційної програми Японії з науки і техніки, Премія молодого дослідника Conquer Cancer Foundation/Gilead Sciences та більше десятка грантів Національних інститутів охорони здоров’я (R01-CA228358, R01-CA228308, P30 CA008748, P01-CA023766, R01-HL125571, R01-HL123340, P01-AG052359, U01 AI124275, R01 AI032135, R01 AI0395 U01 AI124275, KL2 TR001115-03, 2P30AG028716-11, R01CA203950-01, 1R01HL124112-01A, R01 CA203950-01).

Доктор Пелед повідомляє про фінансування досліджень, плату за інтелектуальну власність та відшкодування витрат на поїздки від Seres Therapeutics та консультаційні збори від DaVolterra. Доктор ван ден Брінк отримав наукову підтримку від Seres Therapeutics; консультувався, отримував гонорар від або брав участь у консультативних радах Seres Therapeutics, Flagship Ventures, Novartis, Evelo, Jazz Pharmaceuticals, Therakos, Amgen, Magenta Therapeutics, WindMIL Therapeutics, Merck & Co. Inc., Форум гострої лейкемії (ALF), та Медична рада (рада) ДКМС. Він також має ліцензію на ІР із Seres Therapeutics та Juno Therapeutics та акції від Smart Immune.