Наш микробиом влияет на множество процессов в организме человека. Недавнее исследование показывает, что регенеративная способность печени подавляется, когда микробиом нарушается, например, антибиотиками. Предоставлено: Клаус-Питер Янссен / TUM
Новое исследование показывает, что микробиота обеспечивает важные строительные блоки для деления клеток
Организм обладает способностью регенерировать недостающую ткань печени при удалении частей органа. Однако исследователи из Мюнхенского технического университета (TUM) недавно обнаружили, что на эффективность этого процесса в значительной степени влияют кишечные бактерии. Эти результаты могут улучшить результаты операций на печени у людей, страдающих раком печени и другими заболеваниями.
Человеческая печень обладает удивительной способностью к регенерации, в отличие, например, от сердца. Лежащие в основе биологические механизмы являются примером роли, которую играют наши кишечные бактерии в процессах, происходящих в других органах. Это продемонстрировано в новом исследовании, проведенном междисциплинарной группой из Университетской больницы TUM Klinikum rechts der Isar и Школы наук о жизни TUM.
Короткоцепочечные жирные кислоты необходимы для роста
Здоровый микробиом кишечника состоит из многих видов бактерий. Они играют активную роль в пищеварении. Например, некоторые из них расщепляют углеводы до короткоцепочечных жирных кислот (КЦЖК). «Клеткам печени нужны эти жирные кислоты для роста и деления», — говорит руководитель исследования профессор Клаус-Петер Янссен из отделения хирургии Клиники Рехтс дер Изар. «Теперь нам удалось впервые показать, что кишечные бактерии влияют на метаболизм липидов в клетках печени и, следовательно, на их способность к регенерации».
Антибиотики останавливают регенерацию печени
Профессор Янссен и его команда провели эксперименты на мышах, чтобы определить, как нарушенный микробиом влияет на регенерацию печени. У животных, у которых микробиом нарушался антибиотиками, сильно задерживалось образование новых клеток печени. Ученые уже знали о связи между антибиотиками и нарушением регенерации печени. Однако ранее это связывали с иммунным ответом организма или вредными побочными эффектами антибиотиков на клетки печени, объясняет Клаус-Петер Янссен.
Механическая связь с кишечными бактериями была обнаружена только в исследовании TUM. По данным мышей, получавших антибиотики, клетки печени также не регенерировались у мышей, лишенных микробиома уже при рождении.
«Стартовый набор микробиома» активирует рост клеток печени
«Антибиотики не убивают все кишечные бактерии, — объясняет Анна Сихлер, один из двух первых авторов исследования. «Однако лекарство меняет состав микробиома: оставшиеся бактерии
” data-gt-translate-атрибуты = “[{” attribute=””>species produce far fewer short-chain fatty acids.” The microbiome usually recovers within a few weeks of the antibiotic treatment. The current study showed that liver regeneration also occurred in animals treated with antibiotics, but with a significant delay. In mice lacking gut bacteria, no regeneration took place. However, the researchers were able to stimulate liver regeneration by treating them with a precisely defined “microbiome starter set”.
Experiments with organoids and human cells
Using organoids made up of mouse cells – essentially miniature livers in a Petri dish– the researchers demonstrated that SCFAs provide essential building blocks for the cell membrane in liver cells. If SCFAs are not present in sufficient quantities, the cells refuse to grow and multiply. When the cells multiplied because enough fatty acids are available, the team found that an enzyme known as SCD1 was especially active.
“We then investigated the processes with human liver cells and tissue samples,” says Yuhan Yin, who is also a first author of the study. “SCD1 is also active in humans when the liver regenerates.”
Possible applications before and after surgery
“It is important to bear in mind that the role of gut bacteria in our bodies is highly complex. We have a long way to go before we fully understand it,” says Klaus-Peter Janssen. Therefore, the study does not offer specific recommendations for further action or the development of drugs. “However, our results could be used for new research into which microbiome compositions offer better conditions for liver regeneration.”
Physicians could then examine patients’ gut bacteria to determine whether conditions are favorable for surgery or whether it is better to wait for the microbiome to recover.” It might also be possible to influence recovery with a certain diet.
“And conversely, physicians might also be able to examine the microbiome through stool samples to determine how well the liver is regenerating after an operation,” says Prof. Janssen. This question will be the subject of further studies by the team.
Reference: “Gut microbiota promote liver regeneration through hepatic membrane phospholipid biosynthesis” by Yuhan Yin, Anna Sichler, Josef Ecker, Melanie Laschinger, Gerhard Liebisch, Marcus Höring, Marijana Basic, André Bleich, Xue-Jun Zhang, Ludwig Kübelsbeck, Johannes Plagge, Emely Scherer, Dirk Wohlleber, Jianye Wang, Yang Wang, Marcella Steffani, Pavel Stupakov, Yasmin Gärtner, Fabian Lohöfer, Carolin Mogler and Klaus-Peter Janssen, 18 January 2023, Journal of Hepatology.
DOI: 10.1016/j.jhep.2022.12.028
The study was funded by the German Research Foundation and the China Scholarship Council.
