Naukowcy z Politechniki w Monachium (TUM) powiązali dysfunkcje mitochondriów z chorobą Leśniowskiego-Crohna, wykazując, że wadliwe mitochondria u myszy mogą wywoływać objawy przewlekłego zapalenia jelit i wpływać na mikrobiom. Odkrycie to otwiera możliwości nowych metod leczenia skupiających się na odbudowie mitochondriów.
Typowe objawy choroby Leśniowskiego-Crohna (CD) obejmują przewlekłą biegunkę, ból brzucha i gorączkę. Chociaż przyczyny choroby Leśniowskiego-Crohna pozostają słabo poznane, od lat wiadomo, że zmiany w mikrobiomie jelitowym – zbiorowości drobnoustrojów zamieszkujących przewód pokarmowy – są powiązane z chorobami zapalnymi. Niektórzy badacze sugerują, że zmiany te, których przyczyny pozostają nieznane, mogą wywołać chorobę.
Zespół kierowany przez Dirka Hallera, kierownika Katedry Żywienia i Immunologii oraz dyrektora Instytutu Żywności i Zdrowia na Uniwersytecie Technicznym w Monachium TUM (ZIEL), szukał przyczyn tych zmian w mikrobiomie i badał wzajemne oddziaływanie mikrobiomu , nabłonek jelitowy i mitochondria. Nabłonek jelitowy to warstwa komórkowa wyściełająca wnętrze jelita, wchłaniająca składniki odżywcze i zwalczająca patogeny. Mitochondria to małe struktury komórkowe, które przekształcają składniki odżywcze w energię, a tym samym wpływają na metabolizm komórkowy i zdolność komórek do pełnienia swoich funkcji.
Zakłócenia w mitochondriach prowadzą do zmian w mikrobiomie
Haller i jego zespół postawili hipotezę, że mitochondria służą nie tylko jako elektrownie komórek, ale także wchodzą w interakcję z mikrobiomem. Ponadto wcześniejsze badania wykazały, że nabłonek jelitowy u pacjentów z przewlekłym zapaleniem jelit wykazuje pewne markery stresu wskazujące na możliwą nieprawidłową pracę mitochondriów.
Na potrzeby swoich badań naukowcy zaburzyli zatem funkcję mitochondriów u myszy, usuwając segment genu odpowiedzialny za wytwarzanie białka Hsp60. Białko to jest niezbędne, aby mitochondria mogły wykonywać swoje zadania. Interwencja uruchomiła różne procesy w jelitach. Po pierwsze, w nabłonku jelit zidentyfikowano uszkodzenia tkanek podobne do tych obserwowanych u pacjentów z chorobą Leśniowskiego-Crohna. Zmiany zaobserwowano także na poziomie aktywacji genów, charakterystycznej dla niektórych stadiów choroby. Ponadto – co stanowi istotne rozwinięcie kwestii badanej przez zespół – mikrobiom zareagował na zakłócone mitochondria, zmieniając swój skład.
W rezultacie Haller i jego zespół byli w stanie po raz pierwszy wykazać, że zakłócenia w mitochondriach są przyczynowo powiązane z uszkodzeniem tkanek w jelitach, a także powodują związane z chorobą zmiany w mikrobiomie.
Perspektywy nowych leków
Ta wiedza może okazać się ważna dla osób ze stanami zapalnymi, ponieważ przedstawia potencjalne podejścia do nowych metod leczenia. Obecnie leczenie ogranicza się do łagodzenia objawów choroby lekami przeciwzapalnymi. „Dużą nadzieją jest znalezienie składników aktywnych, które przywrócą funkcjonalność uszkodzonych mitochondriów, czyli w pewnym sensie je naprawią. Ograniczyłoby to uszkodzenie jelit jako czynnik wyzwalający przewlekłe procesy zapalne” – mówi Haller. „Nasze wyniki sugerują, że leki działające na szlaki mitochondrialne lub zajmujące się połączeniami między mikrobiomem a mitochondriami mogą być kluczowym aspektem lepszych metod leczenia”.
Odniesienie: „Zaburzenia mitochondrialne w jelitach powodują uszkodzenia zależne od mikroflory i sygnatury genów charakterystyczne dla choroby zapalnej” autorstwa Elisabeth Urbauer, Doriane Aguanno, Nora Mindermann, Hélène Omer, Amira Metwaly, Tina Krammel, Tim Faro, Marianne Remke, Sandra Reitmeier, Stefanie Bärthel, Johannes Kersting, Zihua Huang, Feng Xian, Manuela Schmidt, Dieter Saur, Samuel Huber, Bärbel Stecher, Markus List, David Gómez-Varela, Katja Steiger, Matthieu Allez, Eva Rath i Dirk Haller, 15 lipca 2024 r., Gospodarz komórkowy i mikrob.
DOI: 10.1016/j.chom.2024.06.013
