Роль уреазы бактерий в развитии болезни крона

Vignette

Уреаза является источником азота для синтеза аминокислот, а значит, необходима для роста бактерий. Этот фермент связывают с дисбактериозом кишечника при хроническом воспалительном заболевании кишечника.

Уреаза бактерий играет роль субстрата в процессе продукции аминокислот бактериями, выступая источником азота для кишечной микробиоты. По-видимому, это важнейший фактор развития дисбактериоза при хронических воспалительных заболеваниях кишечника (ХВЗК). Ученые обратили внимание на высокую концентрацию аминокислот в стуле пациентов с ХВЗК: для синтеза аминокислот необходимо большое количество азота, а значит, уреаза бактерий участвует в преобразовании мочевины в аммиак. К тому же в микробиоте пациентов с ХВЗК обнаружено обилие бактерий типа Proteobacteria, которые активно потребляют азот.

По результатам когортного исследования, проведенного на 90 пациентах с болезнью Крона в возрасте до 22 лет, впервые доказана корреляция высокого уровня аминокислот в стуле пациентов с уровнем кальпротектина и, следовательно, с тяжестью заболевания. У данных пациентов также отмечалось повышенное количество бактерий типа Proteobacteria в составе микробиоты по сравнению со здоровыми субъектами. Далее с помощью мышиной модели ученые подтвердили участие уреазы в продукции бактериями аминокислот из азота, присутствующего в организме. Для этого они использовали меченую азотом-15 мочевину. Существенное количество изотопа азота в аминокислотах, обнаруженных в стуле, свидетельствовало об участии уреазы бактерий в преобразовании меченой мочевины в аммиак.

Для подтверждения выводов о роли данного фермента ученые инокулировали мышей (с предварительной очисткой толстой кишки с помощью антибиотиков и полиэтиленгликоля (ПЭГ)) уреазо-положительными (Ure+) и уреазо-отрицательными (Ure-) штаммами Escherichia coli. Введение E. coli стимулирует повторную колонизацию кишечника бактериями, при этом штамм Ure+ вызывает дисбактериоз с преобладанием видов Proteobacteria и сокращением количества Firmicutes в отличие от штамма Ure-. Таким образом, было доказано, что активность уреазы бактерий способна привести к развитию дисбактериоза кишечника. Такой же эксперимент на модели воспалительного заболевания кишечника у мышей (колита, индуцированного переносом активированных Т‑клеток) показал, что введение штамма Ure+ усиливает симптомы заболевания и количество аминокислот в стуле по сравнению со штаммом Ure-.

Данные эксперименты не объясняют механизм развития дисбактериоза под действием уреазы, однако наглядно демонстрируют, как азот через уреазу участвует и в этом процессе, и в патогенезе воспалительного заболевания кишечника. Уреаза представляет собой потенциальную терапевтическую мишень при лечении болезни Крона.

Источники литературы:

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