ROLA UREAZY BAKTERYJNEJ W CHOROBIE LEŚNIOWSKIEGO-CROHNA

Vignette

Ureaza zapewnia źródło azotu do syntezy aminokwasów, a tym samym do wzrostu bakterii. Jest ona związana z dysbiozą jelitową w przebiegu przewlekłego nieswoistego zapalenia jelit.

Ureaza bakteryjna pełni funkcję substratu w procesie wytwarzania aminokwasów przez bakterie poprzez zapewnianie źródła azotu dla mikrobioty jelitowej. Wydaje się ona być niezbędna do wystąpienia dysbiozy w przebiegu przewlekłych nieswoistych zapaleń jelit (PNZJ). Badaczy zainteresowało wysokie stężenie aminokwasów stwierdzane w kale pacjentów z PNZJ, ponieważ wskazywało ono, że do syntezy aminokwasów jest wykorzystywana znaczna ilość azotu, co pozwoliło wykazać udział ureazy bakteryjnej w przekształcaniu mocznika w amoniak. Co więcej, mikrobiota pacjentów z PNZJ wykazuje dużą liczebność bakterii Proteobacteria, które zużywają duże ilości azotu.

W wyniku badania 90 pacjentów poniżej 22 roku życia cierpiących na chorobę Leśniowskiego-Crohna (kohorta PLEASE) badacze potwierdzili najpierw, że wysokie stężenia aminokwasów w kale były skorelowane ze stężeniem kalprotektyny, a tym samym z nasileniem choroby. U pacjentów tych występowała również zwiększona liczba bakterii Proteobacteria w mikrobiocie w porównaniu ze zdrowymi uczestnikami. Następnie za pomocą modelu mysiego badacze potwierdzili rolę ureazy w wytwarzaniu przez bakterie aminokwasów z azotu pochodzącego od gospodarza. Wykorzystali w tym celu mocznik znakowany izotopem 15N. Istotna zawartość tego izotopu azotu w aminokwasach zawartych w kale potwierdziła, że znakowany mocznik został w nie wbudowany w wyniku przekształcenia go w amoniak przez ureazę bakteryjną.

W celu potwierdzenia roli tego enzymu badacze inokulowali następnie myszy (którym podano wcześniej antybiotyki i glikol polietylenowy [PEG] w celu oczyszczenia jelita grubego) ureazo-dodatnimi (Ure+) i ureazo-ujemnymi (Ure-) szczepami bakterii Escherichia coli. Podanie E. coli wspomaga rekolonizację jelit przez bakterie, ale szczep Ure+ powoduje dysbiozę z przewagą gatunków z grupy Proteobacteria i mniejszą liczebnością bakterii Firmicutes w porównaniu ze szczepem Ure-. Wykazano zatem, że aktywność ureazy bakteryjnej jest wystarczająca, aby spowodować dysbiozę jelitową. To samo doświadczenie przeprowadzone na modelu mysim nieswoistego zapalenia jelit (zapalenie jelita grubego wywołane przez transfer aktywowanych limfocytów T) wykazało, że podanie szczepu Ure+ powoduje wzrost nasilenia objawów choroby i zwiększenie zawartości aminokwasów w kale w porównaniu ze szczepem Ure-.

Mimo że doświadczenia te nie dostarczają żadnego wyjaśnienia, w jaki sposób ureaza wywołuje zaobserwowaną dysbiozę, obrazują one udział przepływu azotu za pośrednictwem ureazy bakteryjnej w tym procesie oraz w patogenezie nieswoistego zapalenia jelit. Ureaza może stanowić potencjalny cel terapeutyczny w kontroli choroby Leśniowskiego-Crohna.

 

Źródła:

Josephine Ni et al. A role for bacterial urease in gut dysbiosis and Crohn’s disease. Science Translational Medicine, 2017:9 (416)