Гидрогель работает как пробиотик, способствуя заживлению слизистой кишечника

09.01.2020

Гарвардские ученые разработали гидрогелевый материал на основе генетически модифицированной бактерии, который способствует эффективному заживлению повреждений кишечника. По словам создателей, его можно использовать в качестве пробиотического лечения пациентов с воспалительным заболеванием кишечника.

В одних только США более полутора миллиона человек имеют неизлечимые воспалительные заболевания кишечника (ВЗК), к которым относят болезнь Крона и язвенный колит. Ежегодно там регистрируется около 70 тысяч новых случаев. Эти люди страдают от сильных болей, дискомфорта, кишечных кровотечений и многих других симптомов, вызванных постоянным чередованием периодов ремиссии и обострения воспалительных процессов в слизистой оболочке, выстилающей просвет кишечника.

Почему развиваются ВЗК, медицина пока не знает. Однако известно, что связаны они с нарушениями в работе иммунной системы. В какой-то момент организм начинает воспринимать клетки внутренней выстилки кишечника как чужеродные и атакует их. Это провоцирует воспаление, которое может усиливаться из-за действия некоторых бактерий, населяющих кишечник, и факторов окружающей среды.

Медикаментозная терапия таких заболеваний предполагает использование противовоспалительных препаратов и антибиотиков для борьбы с местными инфекциями и заживления небольших свищей и гнойников. Они, помимо того, что дорого обходятся, могут вызывать серьезные побочные реакции и уничтожать «хорошие» бактерии, которые участвуют во многих важных функциях организма. При этом методов заживления поврежденных участков слизистой, которые бы воздействовали на воспаление непосредственно в просвете кишечника, позволяя минимизировать использование лекарственных препаратов, до сих пор не существовало.

Ученые Гарвардского университета предложили альтернативное решение. Они разработали пробиотический гидрогель, который состоит из мукоадгезивных волокон, произведенных генетически модифицированной кишечной бактерией. Будучи биологически совместимым, он надежно крепится к влажной поверхности кишечника, подобно пластырю, работая при этом как пробиотик местного действия.

В результате воспаления разрушаются эпителиальные клетки, которые функционируют как барьер между просветом кишечника и остальной частью тела. Утрата барьерной функции создает своего рода замкнутый круг: воспалительный процесс еще больше разрушает барьер, а разрушенный барьер, в свою очередь, усиливает воспаление. Гидрогелевый материал, созданный американскими специалистами, поддерживает барьерную функцию кишечника даже при наличии вызванных воспалением повреждений.

Как работает «пластырь» для кишечника

Главным компонентом нового заживляющего средства стали непатогенные штаммы обычной кишечной палочки – бактерии E. сoli, являющейся естественной составляющей кишечного микробиома. К ее уникальным свойствам относят способность производить мукоадгезивные соединения, представляющие собой сеть спиралевидных микроволокон, которые состоят из повторяющихся цепочек одинаковых белков – карлинов. Именно благодаря им E. Сoli может связываться со слизью и крепиться к стенке кишечника.

Чтобы создать гидрогель, ученые видоизменили кишечную палочку таким образом, чтобы она синтезировала требуемый тип белков, способных связываться с пептидами из группы кишечных факторов роста. Последние являются продуктом производящих слизь клеток пищеварительного тракта и необходимы для защиты эпителиального слоя слизистой от разных травм и ее восстановления после повреждений.

«Мы пришли к выводу, что именно кишечные факторы роста помогают волокнам карлинов переплетаться друг с другом, благодаря чему те формируют дополнительные связи и образуют удерживающие воду сети», – поясняет ведущий автор исследования профессор Нил Йоши. Отделив их от других культур, ученые создали гидрогель с живыми бактериями в составе, который создает своеобразный водонепроницаемый пластырь, способствующий заживлению поврежденных участков.

Полученный материал имеет густоту и вязкость кишечной слизи и обладает мукоадгезивными свойствами. Кроме того, благодаря модульной структуре его можно особым образом настраивать, чтобы добиваться соответствия индивидуальному составу и структуре слизи определенного отдела пищеварительной системы. 

«Не секрет, что микроорганизмы способны формировать биопленку, которая препятствует заживлению ран, – говорит профессор Йоши. – Наша команда в каком-то смысле взломала ключевой механизм, с помощью которого бактерии образуют эту пленку. Тем самым мы заставили их производить биологически активный материал, который способствует заживлению в среде, недоступной для других заживляющих средств». Выполнив свою задачу, гель разлагается и естественным образом выводится из организма.

Работоспособность материала команда проверила в рамках испытаний на мышах. Для этого с помощью химического вещества они вызвали у грызунов колит, после чего разделили их на две группы: одной половине вводили экспериментальный гель, другую оставили без лечения. В результате животные из первой группы демонстрировали более успешное заживление поврежденных участков слизистой кишечника и снижение воспалительной реакции, они теряли гораздо меньше веса и быстрее восстанавливались по сравнению с грызунами из контрольной группы.

Ученые считают, что предложенный ими подход можно будет использовать в качестве сопутствующего лечения в дополнение к противовоспалительным препаратам, иммуносупрессивным средствам и антибиотикам, чтобы помочь минимизировать негативное действие лекарств на пациентов и обеспечить защиту от рецидивов ВЗК.

  1. 5
  2. 4
  3. 3
  4. 2
  5. 1
(2 голоса, в среднем: 5 из 5)


ВАЖНО!
Профессор Давид Лурия
Вниманию пациентов. Важно! Израиль открывает небо. Пациенты с неотложными заболеваниями могут записаться на прием к врачу. Успейте забронировать раннюю дату!
Оставьте свои контактные данные в форме заявки, и наши консультанты свяжутся с вами в течение 30 минут.
  • Это поле используется для проверочных целей, его следует оставить без изменений.
 
Отделения
Топ Ассута
Экстренная организация консультации с израильским врачом клиники
Все отзывы
Лучшие врачи
Профессор Йосеф Клаузнер

Профессор Йосеф Клаузнер

Доктор Яков Коэн

Доктор Яков Коэн

Профессор Гидеон Урецки

Профессор Гидеон Урецки

Все врачи
Получитепрайс-лист
Точная стоимостьмедицинских услуг вклинике Топ Ассута