Bacteroides thetaiotaomicron и Faecalibacterium prausnitzii влияют на продукцию гликанов слизи и развитие бокаловидных клеток в эпителии толстой кишки гнотобиотической модели грызуна

Слой кишечной слизи играет ключевую роль в поддержании гомеостаза взаимодействия организма-хозяина и микробиоты. Для изучения взаимодействия между хозяином и микробиотой мы использовали гнотобиотические модели и исследовали влияние двух основных комменсальных бактерий — Bacteroides thetaiotaomicron и Faecalibacterium prausnitzii — на кишечный слой слизи. Известно, что B. thetaiotaomicron использует полисахариды слизи, однако его влияние на бокаловидные клетки ранее не изучалось. F. prausnitzii имеет особое физиологическое значение, поскольку может рассматриваться как сенсор и маркер состояния здоровья человека. Мы определили, влияет ли B. thetaiotaomicron на дифференцировку бокаловидных клеток, синтез муцинов и их гликозилирование в эпителии толстой кишки. Затем мы исследовали, как F. prausnitzii влияет на ответ эпителия толстой кишки на B. thetaiotaomicron. B. thetaiotaomicron, продуцирующая ацетат, усиливала дифференцировку бокаловидных клеток, экспрессию генов, связанных со слизью, и соотношение сиалилированных и сульфатированных муцинов у крыс с моноассоциацией. Таким образом, B. thetaiotaomicron стимулирует секреторную линию дифференцировки, способствуя продукции слизи. При ассоциации B. thetaiotaomicron с F. prausnitzii, потребляющей ацетат и продуцирующей бутират, влияние на бокаловидные клетки и гликозилирование муцинов ослабевало. Ослабляя воздействие B. thetaiotaomicron на слизь, F. prausnitzii может помогать эпителию поддерживать надлежащие пропорции различных типов клеток секреторной линии. С использованием клеточной линии, продуцирующей слизь, мы показали, что ацетат повышал экспрессию KLF4 — транскрипционного фактора, участвующего в дифференцировке бокаловидных клеток. B. thetaiotaomicron и F. prausnitzii, являющиеся метаболически комплементарными бактериями, in vivo регулируют кишечный барьер, образованный слизью, изменяя бокаловидные клетки и гликозилирование муцинов. Наше исследование выявляет важность баланса между этими двумя основными комменсальными бактериями для поддержания гомеостаза эпителия толстой кишки посредством их раздельного воздействия на слизь.