5. ПатогенетическоезначениекишечноймикрофлорыубольныхсCрк

Взаимодействиекишечноймикрофлорысорганизмомхозяинаосуществляетсяпосредствомсигнальныхрецепторов,экспрессиябелковданныхрецепторовкодируетсясоответствующимигенами.ВнастоящеевремянакапливаетсявсебольшеданныхонарушенииубольныхСРКэкспрессиисигнальныхрецепторов,ответственныхзавзаимодействиесбактериальнымиклетками,причемчащевсегоуказываетсянаповышениеэкспрессииTLR-2иTLR-4[51,72,84,132,153].

Экспрессиягенов–этопроцесс,входекоторогонаследственнаяинформацияотгена(последовательностинуклеотидовДНК)преобразуетсявконечныйпродукт:РНКилибелок.Экспрессиягеноврегулируетсянавсехстадияхпроцесса:вовремятранскрипции(синтезаРНКнаосновеДНК),трансляции(синтезабелкаизаминокислотнаматрицеинформационной(матричной)РНК(иРНК,мРНК)илинастадиипосттрансляционных

модификацийбелков.Сайленсинг–процессрегуляциигенов,прикоторомпоследовательностьнуклеотидовнеизменяется,алишьпрекращаетсяэкспрессиясоответствующегогена[31].

ВживыхклеткахобнаруженонесколькотиповмалыхмолекулРНК,способныхосуществлятьрегуляциюгенов.ЭволюционнонаиболеедревнимиявляютсякороткиеинтерферирующиеРНК(киРНК)длинойоколо20-25нуклеотидовсдвумянеспареннымивыступающиминуклеотидамина3'-концах.

Однако,помереусложнениягеномапоявиласьболееразвитаясистемауправленияэкспрессией:микро-РНК(miRNA),представляющиесобойнебольшие(21-22нуклеотидавдлину)некодирующиедвуцепочечныеРНК,которыеподавляютэкспрессиюгеновзасчетсвязыванияс3′-нетранслируемымиобластями(3′-UTR)мРНК[49].ТакоесвязываниенеоднороднозасчетнеполнойкомплиментарностикмРНК,чтопозволяетодноймикро-РНКпотенциальнорегулироватьсотнитранслируемыхбелков,причемнаодинбелокмогутвлиятьнесколькомикро-РНК,т.к.3`-нетранслируемыеучасткисодержатместадляприкреплениянесколькихмикро-РНК[191].

Геномчеловекасодержит450-500геновмикро-РНК,которыеиграютважнуюрольприэкспрессиигеноввнормеипатологии[37].Предполагается,чтонеменее30%экспрессируемыхгеновчеловекарегулируютсямикро-РНК[127].Связываясьобычнос3'-нетранслируемымиобластямимРНК,онимогутизбирательноиколичественноблокироватьработуоднихиактивностьдругихгенов[181].Микро-РНКобразуютсявцитоплазмеизнаходящихсявядрепредшественниковразличнойдлины(вдесяткиисотнинуклеотидов)[86],которыесодержатсявосновномвинтронах(белок-некодирующихучасткахРНК)илиэкзонах(белок-кодирующихучасткахРНК)[106].МодуляциягеновпроисходитприпомощимеханизмаРНК-интерференции–процесса,суть

которогозаключаетсявподавленииэкспрессиигенанастадиитранскрипции,трансляцииилидеградациимРНКза счетмикро-РНК.

МеханизмРНК-интерференциичастоиспользуетсядляизученияфункциигеноввкультурахклетокинамоделяхживотныхinvivo.СинтетическуюдвуцепочечнуюРНК,комплементарнуюзаданномугену,вводятвклеткуилиорганизм,гдечужероднаямолекулаРНКзапускаетсистемуРНК-интерференции.Этотметодпозволяетисследователямзначительноснижатьуровеньэкспрессиисоответствующегогена.Изучениепоследствийсниженияэкспрессииинтересующегогенапозволяетвыяснитьфизиологическуюрольпродуктаданногогена-мишени.ТаккаксистемаРНК-интерференцииневсегдаможетполностью«выключить»экспрессиюгена,данныйметодназывается«нокдауномгена»вотличиеотполногоудалениягена,именуемого«нокаутомгена»[45].

Припроникновениивклеткуэкзогенныхилиэндогенныхдвуцепочечныхмикро-РНКвцитоплазмеклеткипроисходитразрезаниеихнанебольшиефрагменты(порядка 21-25нуклеотидов)белкомизсемействаРНК-азыIIIDicer.ПолучившиесяфрагментыодноцепочечнойРНКсвязываютсякомплексомбелковподназваниемRISC(RNA-inducedsilencingcomplex).ВрезультатеактивностиRISCодноцепочечныйфрагментРНКсоединяетсяскомплементарнойпоследовательностьюмолекулымРНКивызываетразрезаниемРНКбелкомArgonaute,либоингибированиетрансляциии/илидеаденилированиемРНК.Этипроцессыприводяткподавлениюэкспрессиисоответствующегогена,эффективностькоторогоограниченаконцентрациямимикро-РНК.

МеханизмРНК-интерференциииграетважнуюрольвзащитеклетокотвирусов,транспозонов(мобильныхэлементовгенома,способныхвызыватьмутации),атакжеврегуляцииразвития,дифференцировкииэкспрессиигеноворганизма[180].ВедутсяработыотерапевтическомиспользованииРНК-

интерференциидлялеченияонкологическихзаболеванийпутемиспользованиябезопасныхиэффективныхсистемдоставкимикро-РНКвопухолевыеклеткисцельюподавленияэкспрессиигенов[150].ЗасчетмеханизмаРНК-интерференциипроисходитмодулированиеэкспрессииопределенныхгенов,ответственныхзаформированиеиммунногоответакчужеродномугенетическомуматериалу[203].

Рольмикро-РНКвовзаимодействиикишечноймикрофлорысорганизмомчеловекатольконачинаетизучаться.Одноизпервыхисследований,посвященныхданнойпроблеме,–исследованиеG.Dalmassoссоавт.(2011)овлияниимикро-РНКнарегуляциюэкспрессиигеновмакроорганизма.ЖКТмышей,содержащихсявстерильныхусловиях,былколонизированмикрофлорой,полученнойотмышейссапрофитноймикрофлорой.Былопоказано,что9микро-РНКвразличнойстепениэкспрессировалисьуколонизированныхмышейвсравнениисостерильнымимышамипреимущественновтолстойи,вменьшейстепени,вподвздошнойкишке,что,вероятно,отражаетбактериальнуюнагрузку,котораяпостепенноповышаетсяпоходуЖКТотжелудкактонкойкишкеидостигаетмаксимумавтолстойкишке[78].Дальнейшийкомпьютерныйанализпоказал,чтопотенциальноймишеньюдлямикро-РНК(mmu-miR-665)втолстойкишкеслужитгенAbcc3принадлежащийксемействуАТФ-зависимыхтранспортныхбелков,ассоциированныхсмультилекарственнойрезистентностью.Регуляцияфункциигенаизменяетсяприколонизациистерильныхмышейнормальноймикрофлорой:микро-РНК(mmu-miR-665)активируетэкспрессиюAbcc3устерильныхмышей,анормальнаямикрофлораснижаетактивациюгенаAbcc3засчетуменьшенияэкспрессииmmu-miR-665.Такимобразом,микро-РНКможетучаствоватьвреализациивлияниямикробиотынаэкспрессиюгеноворганизма-хозяина.

ВработеN.Singhссоавт.(2008)былоизученовлияниеэндогенноймикрофлорынаэкспрессиюмикро-РНКвслепойкишкеустерильныхмышейимышейснормальноймикрофлорой.Предположительно,микро-РНКоказываютвлияниена34гена-мишени,кодирующихбелки,отвечающиезарегуляциюбарьернойфункциикишечника:экспрессиюбелковплотныхконтактов,гликозилтрансфераз,участвующихвсинтезекомпонентовбактериальнойклеточнойстенки(например,муреина),мукопротеинов(ответственныхзаобразованиемуцина);иммуннуюрегуляцию(белкиMHCIиIIтипа).Умышейснормальноймикрофлоройэкспрессияизучаемыхгеновоказаласьвыше,чемустерильныхживотных[185].

E.M.Comelliисоавт.(2008)изучиливлияниенормальнойкишечноймикрофлорынабарьернуюфункциюслизи[74].Известно,чтовЖКТчеловекаэкспрессируется12геновмукопротеинов(MUC),ответственныхзасинтезмуцина,изкоторыхпреобладаютпервыечетыре[75].Муцинсекретируетсясовместнострефоиловымфактором(trefoilfactor,TFF),определяющимвязкиесвойстваслизи.Учеловекаидентифицировано3трефоиловыхфактора:TFF-1,TFF-2иTFF-3,преобладающимизкоторыхслужитTFF-3,вырабатываемыйбокаловиднымиклеткамитонкойитолстойкишки[194].Наоснованиипроведенногоисследованиябыловыявлено,чтоумышейснормальноймикрофлоройпосравнениюсостерильнымиживотнымиэкспрессиягеновмуцина(MUC1,MUC4)иTFF-3быласниженавподвздошнойитолстойкишке.УстерильныхживотныхотмечалосьувеличениеэкспрессииTFF-3втолстойкишке.Синтезслизиутакихмышейможетусиливатьсявкачествезащитногомеханизмадлятого,чтобыкомпенсироватьотсутствиесобственноймикрофлоры.Предполагается,чтомикрофлораЖКТ,взависимостиотпреобладаниятехилииныхтиповмикроорганизмов,можетпо-разномувлиятьнаэкспрессиюгенов,ответственныхзасинтез муцина[74].

Приобследовании19пациентовСРКи10здоровыхдобровольцевQ.Zhouисоавт.(2008)обнаружилиу42%больныхпосравнениюсгруппойконтроляувеличениекишечнойпроницаемостииуменьшениеэкспрессииглутаминсинтетазы,регулирующейсяmiR-29a[212].Глутаминсинтетазакатализируетпревращениеаммиакаиглутаматавглутамин,которыйслужитосновнымисточникомэнергиидлябыстроделящихсяклетокслизистойоболочкикишечника.Егоистощениеприводиткатрофииэпителияипоследующемуувеличениюпроницаемостикишечногобарьераспоследующимпроникновениемпатогенныхиусловно-патогенныхмикроорганизмов(вслучаеихналичиявпросветекишки)вподслизистыйслой,чтоприводиткперсистенциивоспалительныхизмененийвкишечнойстенке[122].НаличиеубольныхСРКнарушенияпроницаемости[87,212]кишечнойстенкизасчетнарушенияфункцииплотныхконтактовмеждуэпителиальнымиклеткамиподтвержденорезультатамибольшогоколичестваисследований[53,120,196,197].

ЦитокиновыйпрофильпациентовсCРКоцениваетсявлитературепротиворечиво,однаковсебольшеданныхговоритвпользуналичияутакихбольныхвоспаленияслизистойоболочкитолстойкишкинизкойстепениактивностии,соответственно,осдвигебалансацитокиноввсторонупровоспалительныхцитокинов [44,56,130,135,172].

Такимобразом,приведенныевышеданныепоказывают,чтомикробиота,ответственнаязавыполнениебарьернойииммуннойфункции,можетигратьважнуюрольвпатогенезеСРК,возможно,модулируяэкспрессиюгеновбелковплотныхконтактов,мукопротеиновигликозилтрансфераз.