Журнал «» 2 (28) 2013

В своем новом исследовании американские ученые предложили теорию, по которой кишечная микро­флора является частью сложной системы, поддерживающей уровень артериального давления в организме. Они открыли специфический обонятельный рецептор, который в норме находится в полости носа, а также может обнаруживаться в кровеносных сосудах во всем организме. В кишечнике рецептор реагирует на малые молекулы, продуцируемые бактериями, повышая артериальное давление. Результаты исследования могут помочь в понимании того, как антибиотики, пробио­тики, а также изменения в диете влияют на уровень артериального давления.

Команда во главе с исследователями из Университета Джонса Хопкинса и Йельского университета описала свою работу, проводимую на мышах и лабораторных культурах, 11 февраля в онлайн-издании Proceedings of the National Academy of Sciences.

Первый автор Jennifer Pluznick, доцент кафедры физиологии факультета медицины Университета Джона Хопкинса, говорит, что они с удивлением обнаружили, как микробы кишечника способствуют регуляции артериального давления и здоровья: «Еще многое предстоит узнать об этом механизме, но теперь мы знаем о некоторых агентах и о том, как они взаимодействуют».

Рецептор обоняния 78 (Olfr78) встречается во всем организме. Рецепторами являются белки, которые обычно находятся на поверхности клеток. Они связывают определенные молекулы и реагируют на них по типу того, как замок может быть открыт только определенным ключом. Специфические молекулы представляют собой химические сигналы, которые побуждают клетку к определенному действию, например делению, гибели, или же позволяют определенным веществам проникать в клетку или выходить из нее.

Несколько лет назад J. Pluznick выявила рецептор обоняния (который, как считалось, расположен только в носовой полости) в почках, и это событие она описывает как «счастливое стечение обстоятельств».

Она и ее команда обнаружили, что один из этих обонятельных рецепторов 78 рассредоточен вокруг основных ветвей почечных артерий, а также в мелких сосудах и артериолах, которые участвуют в фильтрации почек. Когда они стали исследовать дальше, то обнаружили, что Olfr78 рассредоточены по всему телу, находясь в стенках мелких кровеносных сосудов, а некоторые из них — в сердце, диафрагме, скелетных мышцах и коже. Короткоцепочечные жирные кислоты, которые образуются в результате жизнедеятельности кишечных бактерий, влияют на уровень артериального давления.

Заинтересовавшись этими находками, J. Pluznick и коллеги намеревались определить, какие молекулы связываются с Olfr78. Они запрограммировали клетки вырабатывать рецепторы на своей поверхности и «настроили» их таким образом, чтобы, когда молекулы связывались с этими рецепторами, это вызвало светоизлучающую реакцию. Таким образом, каждый раз, когда клетка «светилась», это означало, что молекула успешно связалась с Olfr78.

Серии экспериментов с различными молекулярными «коктейлями» показали, что Olfr78 связывается лишь с молекулой уксусной кислоты. Дальнейшие тесты продемонстрировали, что пропионат также связывается с Olfr78.

Уксусная кислота, производными которой являются ацетат и пропионат, — часть семейства молекул, называемых короткоцепочечными жирными кислотами (SCFAs). SCFAs образуются в толстом кишечнике в результате бактериальной ферментации растворимых волокон. Затем они всасываются в кровь, где могут взаимодействовать с Olfr78.

Ученые заметили, что добавление SCFAs мышам, у которых отсутствует ген Olfr78, вызывает снижение их артериального давления, при этом в обычных условиях SCFAs вызывает увеличение АД. Но когда ученые давали SCFAs нормальным мышам, у которых был ген Olfr78, они с удивлением обнаружили снижение артериального давления, хотя и не такое значительное, как это наблюдалось у других мышей.

Команда исследователей решила выяснить, что произойдет, если они сократят все источники поступления SCFAs у мышей, в том числе производимых кишечной микрофлорой.

Для этого они уничтожили микрофлору кишечника у мышей с помощью трехнедельного курса антибиотиков, контролируя при этом их артериальное давление. У нормальных мышей это вызвало лишь незначительные изменения, но артериальное давление у мышей, лишенных Olfr78, возросло. Это позволяет предположить, что связь между Olfr78, SCFAs и уровнем артериального давления была немного сложнее, чем казалось на первый взгляд: были ли задействованы другие факторы?

Команда ученых в конце концов обнаружила, что не связанные с обонянием рецепторы Gpr41 также играют определенную роль. Они тоже связываются с ­SCFAs, и, когда это происходит, уровень артериального давления снижается.

Влияние двух противоположных механизмов проявляется так: когда они связываются с Olfr78, SCFAs провоцируют повышение артериального давления, но когда эти же молекулы связываются с Gpr41, артериальное давление снижается. Тем не менее эффект Gpr41 более выраженный, поэтому увеличение количества SCFAs приводит к общему снижению артериального давления.

J. Pluznick говорит, что есть «много агентов, которые принимают участие в поддержании стабильного уровня артериального давления», и они нашли только некоторые из них.

«Мы не знаем, будет ли эффективным снижение АД после еды или почему микрофлора кишечника играет определенную роль в подобных изменениях. Но наша работа открывает возможности для изучения последствий лечения антибиотиками, пробиотиками или другими изменениями диеты на уровень артериального давления у мышей, и, возможно, в конечном итоге на регуляцию АД у людей», — добавляет она. Исследование, опубликованное в The Journal of Proteome Research в 2012 году, показывает, что бактерии, живущие в толстом кишечнике, также могут играть определенную роль в развитии ожирении, замедляя активность сжигания бурого жира.