Японские биологи выявили новый механизм, лежащий в основе развития запоров, благодаря изучению взаимодействия двух распространенных видов бактерий, обитающих в кишечнике. Совместное присутствие микробов Akkermansia muciniphila и Bacteroides thetaiotaomicron приводит к разрушению слоя муцина, выполняющего защитную функцию в толстой кишке. Это нарушает естественную смазывающую способность кишечника, способствует быстрому всасыванию воды, вызывает обезвоживание и, как следствие, задержку стула.
Запоры наблюдаются у многих пациентов с болезнью Паркинсона и могут возникать задолго до проявления основных признаков заболевания. Как правило, причиной таких нарушений являются изменения в работе нервной системы и кишечника. Однако частое применение слабительных не приводит к улучшению состояния, что указывает на наличие других, не связанных с моторикой, механизмов развития болезни.
В предыдущих исследованиях ученые отмечали увеличение концентрации бактерий Akkermansia у таких пациентов, но не могли объяснить их влияние на плотность стула, так как этот микроб обычно считают полезным для обмена веществ. БАДы с Akkermansia даже продаются на маркетплейсах как помогающие похудеть.
Авторы исследования кишечных микробов, опубликованного в журнале Gut Microbes, для подтверждения бактериальной природы заболевания ученые решили проверить выдвинутую гипотезу. Они изучили состав микробиоты у 231 пациента с болезнью Паркинсона и у 54 человек, страдающих хроническим идиопатическим запором. Кроме того, биологи создали гнотобиотических мышей — стерильных животных, в кишечнике которых были заселены четко определенные комбинации микроорганизмов. Чтобы оценить влияние конкретных белков, исследователи использовали методы генной инженерии, разработав мутантный штамм B. thetaiotaomicron, этот ген, обозначенный как anSME, отсутствует у организма. Он выполняет функцию активации сульфатаз — ферментов, необходимых для разрушения защитного сульфатного слоя, покрывающего слизистую оболочку кишечника.
Исследователи сопоставляли параметры здоровья особей, колонизированных исключительно одним видом бактерий, и тех, кто был заселен обоими видами одновременно. Они измеряли влажность фекалий, количество фекальных гранул, выделяемых каждой мышью, и проводили транскриптомный анализ содержимого кишечника. Для оценки состояния слизистой оболочки биологи применяли флуоресцентную маркировку тканей и определяли проницаемость кишечника, фиксируя концентрацию специальных индикаторов в плазме крови.
Эксперименты показали, что по отдельности ни Akkermansia, ни Bacteroides не вызывают у животных проблем со стулом. Патологический эффект возникал, только когда они работали вместе. Bacteroides с помощью сульфатаз снимала с муцина защитные группы, после чего Akkermansia переваривала белок слизи. В результате кишечник не мог удерживать воду. Влажность стула снизилась, а количество гранул в кишечнике возросло. Примечательно, что у мышей, получивших мутантный штамм без сульфатаз, запор не развивался, даже несмотря на присутствие Akkermansia.
В научной работе введено понятие «бактериальный запор», характеризующееся нарушением выработки смазывающих веществ микрофлорой кишечника. Муциновая слизь, находящаяся в толстой кишке, выполняет функцию смазки, аналогичную роли масла в механизме. Повреждение этого защитного слоя бактериями приводит к усилению трения и ускоренной потере воды калом. Ученые считают, что блокирование бактериальных сульфатаз или целенаправленное подавление активности определенных штаммов может стать эффективным способом лечения пациентов, не реагирующих на слабительные препараты.