В недавнем   исследовании журнала  Microorganisms ученые провели эксперименты in vitro  и in vivo для изучения антимикробного действия различных желчных кислот на различные микроорганизмы.

Исследование:  Желчные кислоты: основной регулятор микробиома кишечника. Изображение предоставлено: Троян / Shutterstock.com

Желчные кислоты

Первичные желчные кислоты синтезируются из холестерина в печени, который трансформируется в холевую кислоту (ХК) по классическому пути и в хенодезоксихолевую кислоту (ХДХК) по альтернативному пути.

Первичные желчные кислоты дегидроксилируются микробиотой кишечника с образованием вторичных желчных кислот. Как правило, дезоксихолевая кислота (ДХК) и литохолевая кислота (ДХК) считаются вторичными желчными кислотами. Большая часть желчи реабсорбируется в тонком кишечнике, а 5% выводится с калом.

Желчные кислоты в желудочно-кишечном тракте

Каждая желчная кислота по-разному влияет на микробиоту кишечника. Например, некоторые желчные кислоты проявляют бактерицидное и бактериостатическое действие в отношении микробов.

Желчные кислоты разрушают мембраны бактерий и повреждают их ДНК. Кроме того, эти кислоты регулируют иммунитет хозяина, контролируя ядерные рецепторы, такие как фарнезоидный X-рецептор (FXR) и рецептор витамина D (VDR).

Микроорганизмы противодействуют противомикробному действию желчных кислот с помощью нескольких механизмов, таких как модуляция системы оттока, стрессовые реакции, репарация ДНК и ремоделирование клеточной оболочки. Кроме того, кишечные микроорганизмы также играют важную роль в составе кишечных желчных кислот посредством деконъюгации, дигидроксилирования и эпимеризации. Взаимодействия между микробиотой кишечника и желчными кислотами помогают поддерживать гомеостаз кишечника. 

Добавление определенных желчных кислот, таких как урсодезоксихолевая кислота (УДХК), имеет определенные терапевтические показания. Постоянное добавление определенных желчных кислот влияет на состав желчных кислот в кишечном тракте, тем самым изменяя разнообразие кишечной микробиоты.

Об исследовании

Толстая кишка делится на слепую кишку, ободочную кишку, прямую кишку и анальный канал. Слепая кишка содержит высокую концентрацию микроорганизмов и функционирует как микробный резервуар, который поставляет микробы в толстую кишку.

Gaia Herbs, Семена расторопши, 120 жидких растительных капсул Phyto-Caps

По сравнению с человеком просвет слепой кишки грызунов заметно отделен от просвета толстой кишки. Таким образом, животные модели, представляющие микробиоту слепой кишки, не могут быть аналогичны микробиоте толстой кишки человека.

В текущем исследовании изучалась чувствительность к антибиотикам методом диско-диффузии. Антимикробный эффект пула желчных кислот исследовали  в экспериментах in vivo  на модели грызунов. Были проведены эксперименты in vivo  на часто встречающихся в желчных и кишечных путях микробных штаммах, таких как  Enterococcus faecalis, Proteus mirabilis  и  Escherichia coli . 

Несколько предыдущих исследований показали, что эти микроорганизмы избирательно заселяют толстую кишку и слепую кишку. Также определяли влияние желчных кислот на  Lactobacillus casei  , поскольку эта бактерия обычно присутствует в большинстве коммерчески доступных пробиотиков.

Образцы кала из слепой и толстой кишки мышей также собирали для определения различий в микробном составе кишечника.

Результаты исследования

По сравнению с патогенами или другими инфекционными микроорганизмами кишечные микробы менее чувствительны к желчным кислотам. Патогенные микробы редко выявляются в кишечном тракте; однако они часто обнаруживаются в других органах. Это свидетельствует о наличии сильнодействующего фактора, подавляющего рост некоторых патогенных микробов.

При инфицировании выявлен повышенный уровень желчерезистентных микроорганизмов, таких как  Enterococcus faecalis  и  Klebsiella pneumoniae . Это наблюдение еще раз подтверждает тот факт, что желчные кислоты могут ингибировать определенные патогены, не влияя на другие.

Антимикробный эффект значительно различался у разных микроорганизмов, даже в отношении сходных желчных кислот. Гидрофобные свойства желчных кислот способствуют их противомикробным свойствам; однако текущее исследование сообщает, что эти эффекты желчных кислот не коррелируют с гидрофобностью.

Например, LCA представляет собой сильно гидрофобную желчную кислоту, проявляющую низкую противомикробную активность. Таким образом, помимо гидрофобных свойств, в антимикробную активность желчи вносят свой вклад и другие факторы.

Большинство желчных кислот проявляли сильную антимикробную активность в отношении коммерчески доступных пробиотиков. Это говорит о том, что желчные кислоты могут ограничивать преимущества пробиотиков с добавками извне.

В исследованиях in vivo сообщалось о различном микробном составе слепой и толстой кишки. Микробный состав толстой кишки в группах лечения CDCA и DCA отличался от такового в контрольной группе.

Инверсия  соотношения Firmicutes / Bacteroidetes  указывала на то, что слепая кишка действовала как резервуар кишечной микробиоты. Когда в толстой кишке происходят микробные изменения, микроорганизмы из слепой кишки мигрируют в толстую кишку, чтобы сбалансировать изменения.

Выводы

Одно из ограничений данного исследования связано с оценкой действия желчи на микробы только в просвете кишечника, а не в слизистом слое. Тем не менее, желчные кислоты проявляли выраженное противомикробное действие на кишечную микробиоту в зависимости от микробного штамма и типа желчной кислоты.

Важно отметить, что эксперименты как  in vivo, так и in vitro  продемонстрировали сходные антимикробные эффекты, что свидетельствует о том, что по сравнению с микробами слепой кишки микроорганизмы толстой кишки более восприимчивы к желчным кислотам. Состав кишечной микробиоты можно эффективно регулировать с помощью фекальной трансплантации и введения желчных кислот и пробиотиков.