Кишечная бактерия Akkermansia muciniphila использует везикулы для вытеснения конкурирующих подтипов

Исследователи из Корейского научно-исследовательского института пищевых продуктов (KFRI) опубликовали в Nature Communications результаты работы по изучению механизмов регуляции роста ключевой микробиоты кишечника человека. Были выяснены механизмы регуляции роста между микробными группами Akkermansia muciniphila — одного из главных кандидатов для терапии, основанной на микробиоме.

A. muciniphila в большом количестве присутствует в микробиоте кишечника здоровых людей и играет критическую роль в поддержании гомеостаза, модулируя иммунную функцию и чувствительность к инсулину.

Исследовательская группа под руководством доктора Ён-До Нама из KFRI в сотрудничестве с профессором Кван-Суном Кимом из POSTECH и компанией-партнёром EnteroBiome Co., Ltd. провела масштабный анализ данных о микробиоме кишечника корейцев. Они обнаружили, что A. muciniphila — это не единый вид, а состоит из четырёх различных подтипов (клады I–IV), и в организме одного человека, как правило, присутствует только один подтип.

Основываясь на этих данных, учёные выдвинули гипотезу, что разные подтипы A. muciniphila конкурируют друг с другом. Чтобы проверить её, они провели сравнительный геномный и физиологический анализ, эксперименты по совместному культивированию in vitro и эксперименты на гнотобиотических мышах.

Результаты показали, что клада II A. muciniphila (AmII), обладающая ограниченной способностью утилизировать муцин, может селективно устранять своего конкурента — кладу I A. muciniphila (AmI), известную своим превосходным умением использовать муцин, тем самым обеспечивая себе колонизацию в кишечнике.

Более конкретно, было обнаружено, что AmII секретирует внеклеточные везикулы, содержащие белки, которые селективно нацелены на клетки AmI и лизируют их. Эти везикулы разрушают клеточные стенки AmI, эффективно устраняя их.

Кроме того, внеклеточные везикулы от AmII усиливают колонизацию AmII в организме хозяина за счёт индукции специфичного для AmII иммунного ответа антител IgA.

Это открытие демонстрирует новую стратегию регуляции роста, при которой определённые группы Akkermansia подавляют конкурирующие группы напрямую или опосредованно с помощью внеклеточных везикул. Это говорит о том, что некоторые подтипы A. muciniphila эволюционировали, чтобы селективно устранять конкурентов в качестве адаптивной стратегии для преодоления недостатков в получении питательных веществ.

Доктор Ён-До Нам из KFRI заявляет: «Выяснив конкурентную динамику между подтипами A. muciniphila на основе масштабных данных о микробиоте кишечника корейцев, наше исследование может внести вклад в разработку точных диетических вмешательств, направленных на селективную модуляцию конкретных подтипов A. muciniphila».