ПРОБІОТИКИ ПОКРАЩУЮТЬ СТАН ПРИ КОВІД, А СКЛАД МІКРОБІОТИ ПРОГНОЗУЄ ПЕРЕБІГ ХВОРОБИ
Науковий редактор Вікторія Родінкова
Вживання пробіотиків може підвищити імунну відповідь при COVID-19, а склад мікробіоти кишечника здатен підказати, яким буде перебіг хвороби. Такого висновку дійшли науковці, що вивчають зв’язок між мікробіомом людини та перебігом інфекційних хвороб.
Вже давно відомо, що пробіотики покращують роботу імунної системи, посилюють бар’єрну функцію слизової оболонки шлунково-кишкового тракту (ШКТ). Вони пригнічують адгезію (прилипання) та здатність бактерій до проникнення через епітелій кишечника у кров.
Певний склад кишкової мікробіоти підвищує активність імунних клітин найдрібніших частинок легень – альвеол. Таким чином корисні бактерії можуть відігравати захисну роль при перебігові пневмонії. Тобто, стан так званої осі «кишечник-легені» впливає на патогенність бактеріальних та вірусних інфекцій.
Крім того, існує ще один зв'язок, відомий як вісь «кишечник-мозок-легені». Фактично, сучасні клінічні дані пов’язують ці органи в єдине ціле, з’єднане складними нейронними, імунологічними, запальними та нейроендокринними мережами.
Після сепсису, як доведено, в людей та тварин спостерігаються неврологічні та поведінкові порушення, а також виявляється велика кількість бактерій Bacteroides sp. в легенях. Останні є відомими патогенами як легень, так і ШКТ, середнього вуха та ротової порожнини.
Зважаючи на це, вчені припускають, що склад мікробіому кишечника може використовуватися як інструмент прогнозування розвитку захворювання та тяжкості інфекції.
Вплив пробіотиків на імунну систему та запалення
Натомість пробіотики регулюють клітини вродженого імунітету, допомагаючи взаємодії між їх клітинною стінкою та рецепторами розпізнавання патогенів (PRR). Це білки, кількість яких збільшується, зокрема, в легенях, при запальних процесах. Їх синтезують клітини імунної системи. А точніше – макрофаги, моноцити та нейтрофіли. Є два види білків-рецепторів. Ті, які розпізнають інфекційні патогени (Pathogen-Associated Molecular patterns, PAMPs), а також ті, що розпізнають молекулярні сигнали, асоційовані з пошкодженням клітин організму (Damage-Associated Molecular Patterns, DAMPs). Розпізнання клітинами інфекційних патогенів веде до синтезу інших молекул, таких як цитокіни та хемокіни. Вони, у свою чергу, активують специфічний адаптивний імунітет, який і має знищити патогенні молекули.
А ось DAMP розпізнаються організмом, як сигнал небезпеки про пошкоджені або вже мертві клітини хазяїна. І їх розпізнання також стимулює прозапальну відповідь. Найбільш вивченими PRR для розпізнавання патогенів є TLR (Toll Like Receptors). І передача сигналів від TLR4 у клітинах легень є критичною для розвитку запалення в дихальних шляхах. У свою чергу, пробіотики здатні зменшити запалення, обмежуючи експресію TLR4.
Пробіотики, коронавіруси та білок Е
SARS-CoV-2 належить до родини Coronaviridae, яка є сімейством одноланцюгових РНК (+ssRNA)-вірусів.
Віруси SARS-CoV мають три основні структурні білки оболонки:
- білок S (spike, шип), який забезпечує прилипання вірусу до клітина хазяїна та злиття з нею;
- білок M (мембрана), який є найбільш поширеним у оболонці вірусу та бере участь разом з білком Е у збірці нових вірусних частинок після синтезу їх генів та білків клітинами хазяїна;
- білок Е (envelope, оболонка) ще один білок оболонки віріону. Він допомагає утворенню вірусів, стимулює їх вивільнення з клітини та обумовлює вірусний патогенез.
Саме дія білка Е, як вважається, розпізнається організмом як маркер вірусного зараження. Також білок Е допомагає коронавірусу закріпитись на поверхні нашої клітини. Це закріплення та наступна активна відповідь на білок Е призводить до надмірного синтезу імунною системою хімічних речовин цитокінів. Ця реакція називається «цитокіновим штормом», а самі цитокіни знешкоджують «про всяк випадок» і заражені вірусом, і нормальні клітини.
До чого тут пробіотики, скажете?
Вченими встановлено, що знищення клітин здійснює фермент p38 MAPK (мітоген-активована протеїнкіназа). Вона синтезується у відповідь на викид цитокінів і виконує команду руйнування клітин. Зупинити її дію можуть поліфосфати, отримані з пробіотиків, зокрема з Lactobacillus. Вони зміцнюють функцію епітеліального бар’єру та підтримують гомеостаз кишечника через синтез інтегрину-38 MAPK. Остання – це речовина, яка блокує руйнівну дію p38 MAPK.
Дослідження показали, що введення інтегрину підвищує виживання мишей після зараження SARS-CoV2.
Втім, у медалі є і зворотній бік. Було встановлено, що пробіотики взаємодіють з білком Е і призводять до розпізнання віріону, стимулють макрофаги, дендрити та тучні клітини, таким чином вивільняючи цитокіни та хемокіни і стимулюючи імунітет людини.
Пробіотики як зброя у лікуванні COVID-19
Але білок Е був знайдений не лише у вірусі SARS-CoV2. Він же знайдений у
вірусі інфекційного бронхіту птахів (IBV). Відтак припускається, що більш широкі знання про протеїн Е вірусу SARS-CoV2 забезпечать нові терапевтичні підходи до лікування ковід.
А на даний час дослідження зосереджене на використанні пробіотиків в якості вектора, переносника протеїну Е до клітин слизової оболонки. Приблизно за таким механізмом працюють вакцини. Розпізнання клітинами людини вірусного антигену стимулюватиме вироблення антитіл IgA і обумовлюватиме посилення імунної, Т-клітинної відповіді, на вірус. Як підсилювачі дії вакцин вже були використані пробіотичні бактерії Lactobacillus spp. Їх застосовували для доставки до імунних клітин гемаглютиніну H9N2 або білка М2е вірусу пташиного грипу H1N1. Саме ці вірусні білки є основними у формуванні імунітету до вірусу H1N1. Таким чином, застосовуючи бактерії як організми для перенесення окремих вірусних білків, науковці збільшували ефективність вакцини проти вірусу грипу.
Пробіотики на варті вірусних інфекцій
Втім, для покращення імунної відповіді зовсім не обов’язково вживати спеціально модифіковані бактерії-пробіотики. Ще одне дослідження встановило, що противірусну активність організму може підвищити і пероральний прийом пробіотиків. Тобто їх вживання з їжею або у якості харчових добавок.
Тим не менш, пробіотики слід застосовувати з обережністю, особливо у важкохворих пацієнтів. Вони не рекомендуються пацієнтам із ослабленим імунітетом або тим, у кого є протези серцевих клапанів. Нарешті, деякі з антибіотиків мають високу ферментативну активність і можуть втручатися в метаболізм і біодоступність ліків. Зокрема вони можуть підвищувати резисентність бактерій до антибіотиків.
Крім того, необхідне більш чітке розуміння механізмів дії пробіотиків, уточнення біохімічного профілю протеїну Е SARS та клінічні випробування, на основі яких пробіотики можна буде призначати як ефективний засіб для профілактики або лікування COVID-19.
Джерело:
- https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnut.2020.614986/full