Результаты исследования опубликованы в журнале Американского общества микробиологии mSystems.

В ходе исследования ученые использовали популярную модель мышиной болезни Крона с дефицитом интерлейкина-10 (IL-10-KO) для изучения взаимодействия между мышами и их иммунной системой, а также диетой из ростков брокколи, микробами в кишечнике, пораженном болезнью Крона, и того, как эти микробы будут использовать неактивное соединение в ростках брокколи для создания противовоспалительного соединения в кишечнике. Они также хотели определить, облегчает ли диета, содержащая проростки брокколи, симптомы болезни Крона, и если да, то насколько, учитывая наличие в проростках противовоспалительных метаболитов.

В исследовании использовались 4 группы мышей IL-10-KO. В первой группе были молодые мыши, включенные в исследование в возрасте 4 недель, которые все это время питались стандартным мышиным кормом, а также мыши, которые питались мышиным кормом с добавлением сырых ростков брокколи. Во втором раунде использовались те же две диетические группы, но мышей набирали в возрасте 7 недель. Исследователей особенно интересовало понимание развития IBD в раннем возрасте, поэтому они изучали модели мышей с болезнью Крона в ювенильном возрасте (4-6 недель) и в подростковом возрасте (7-9 недель), надеясь лучше понять, как взаимодействие хозяина с диетой и микробным сообществом и тяжесть заболевания различаются в зависимости от возраста.

Мышей кормили в течение 7 дней, чтобы они привыкли к соответствующему рациону, прежде чем исследователи вызвали симптомы заболевания, и в течение последующих 2 недель они оставались на своем рационе, пока болезнь прогрессировала. Чтобы спровоцировать симптомы, в клетку добавляли новых здоровых мышей, являющихся носителями большего количества микробов. Поскольку мыши с IL-10-KO не могут вырабатывать IL-10, их иммунная система плохо переносит микробиоту кишечника, и новые микробы, попавшие в клетку, спровоцировали развитие колита и симптомов болезни Крона. В течение последующих 15-16 дней после заражения мышей регулярно взвешивали их и брали образцы кала для оценки признаков развития колита.

В конце исследования исследователи изучили ткани кишечника мышей, подвергшихся эвтаназии, и микробные сообщества, присутствующие в их кишечнике, а также наличие определенных маркеров воспаления и метаболитов брокколи в крови. Исследователи хотели узнать, какие типы микробов обитают в определенных частях кишечника. Другими словами, они хотели понять, как диета на основе ростков брокколи влияет на биогеографию микроорганизмов в моделях болезни Крона, поскольку на людях это изучить невозможно.

Из образцов тканей кишечника, полученных от мышей, была выделена ДНК и отправлена на секвенирование для идентификации присутствующих бактерий. После получения данных секвенирования исследователи, используя биоинформационное программное обеспечение и человеческую смекалку, изучили микробную экологию кишечника наших мышиных моделей.

В ходе этого исследования мы получили много интересных результатов. Во-первых, мы обнаружили, что у мышей, питавшихся проростками брокколи, в крови была выше концентрация противовоспалительного метаболита сульфорафана. Несмотря на то, что наши мыши были иммунокомпрометированы и болели колитом, увеличение содержания сульфорафана защищало их от таких тяжелых симптомов болезни, как потеря веса, кровь в кале и диарея, — говорит Лола Холкомб, ведущий автор работы и кандидат наук в аспирантуре факультета биомедицинских наук и инженерии Университета штата Мэн.

Лола является членом лаборатории, возглавляемой Сюзанной Ишак, доктором философии, соответствующим автором исследования и доцентом кафедры животноводства и ветеринарии в Университете штата Мэн, Школа продовольствия и сельского хозяйства, Ороно, штат Мэн.

Интересно, что младшая группа мышей лучше реагировала на диету из ростков брокколи, чем их сородичи подросткового возраста. У молодых мышей симптомы заболевания были выражены слабее, а микробные сообщества кишечника были богаче. Кроме того, у молодых мышей наблюдалось большее сходство бактериальных сообществ друг с другом (т.е. большее бета-разнообразие), а также более четкое следование специфическому составу сообществ в разных частях кишечника.

Проще говоря, мы обнаружили, что из четырех изученных нами групп у молодых мышей, которых кормили диетой из ростков брокколи, симптомы заболевания были выражены слабее, а микробиота кишечника была наиболее устойчивой, — сказал Холкомб.

По мнению исследователей, ростки брокколи, которые легко выращиваются и продаются в продуктовых магазинах, могут быть использованы в качестве лечебной стратегии для пациентов с IBD.