Новые представления о взаимодействии микробиома и митохондрий в защите организма и при инфекционных заболеваниях: механизмы активации инфламмасомы NLRP3 и иммуномодуляции, опосредованной мтДНК

Недавние исследования указывают на сложное взаимодействие кишечного микробиома и динамики митохондрий организма-хозяина, влияющее на иммунные реакции и восприимчивость к инфекционным и воспалительным заболеваниям. Экспериментальные данные показывают, что метаболиты микробиоты — короткоцепочечные жирные кислоты, триметиламин и производные индола — регулируют функции митохондрий и образование активных форм кислорода, что, в свою очередь, влияет на активацию инфламмасомы NLRP3. Показано, что дисбиоз кишечной микробиоты усиливает митохондриальный стресс в эпителиальных клетках кишечника и других резидентных клетках тканей, способствует высвобождению митохондриальной ДНК (мтДНК) и запускает воспалительные сигнальные пути при целом ряде состояний, включая колит, нейродегенеративные заболевания, сердечно-сосудистые заболевания и сепсис. Пробиотики, постбиотики и фитохимические вещества, напротив, могут восстанавливать равновесие микробиоты, поддерживать целостность митохондрий посредством митофагии и путей PINK1/Parkin, а также уменьшать пироптоз, опосредованный инфламмасомой NLRP3. Кроме того, экспериментальные данные позволяют предположить, что мтДНК действует как молекулярный паттерн, связанный с повреждением, и активирует сигнальные пути cGAS-STING и NLRP3, связывая тем самым изменения микробиоты с системным воспалением. Ось «микробиота — митохондрии» также связана с органоспецифическими иммунными реакциями, включая взаимодействия между кишечником и лёгкими, мозгом, почками и печенью. Печень выступает ключевым посредником: через воротную вену в неё поступают метаболиты и воспалительные медиаторы кишечного происхождения, связывая сигналы кишечной микробиоты с периферическими иммунными и метаболическими реакциями. В совокупности эти исследования подчёркивают растущее значение механизмов, посредством которых микробиота влияет на функции митохондрий и защиту организма, и указывают на потенциальные терапевтические подходы, направленные на состав микробиоты, динамику митохондрий и сигнальные пути инфламмасом для ослабления инфекционных и воспалительных заболеваний. В этом обзоре обобщены современные представления о взаимодействии микробиоты, митохондрий и активации инфламмасомы NLRP3, что создаёт основу для дальнейших трансляционных исследований.