Відновлення балансу кишечника: як штучний інтелект розгадав 25-річну загадку хвороби Крона

Хвороба Крона залишається однією з найскладніших форм запальних захворювань кишечника. Патогенез включає багатофакторні механізми: генетичну схильність, дисфункцію імунної відповіді, порушення бар’єрної функції кишкової стінки та зміни мікробіому. Попри значний прогрес у дослідженнях, роль окремих генів, зокрема NOD2 — першого виявленого гена ризику хвороби Крона, — тривалий час була предметом дискусій.

Дослідники з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго застосували комплексний підхід, що поєднує алгоритми штучного інтелекту, молекулярну біологію та моделювання на тваринах. Це дозволило не лише ідентифікувати ключові генетичні та клітинні механізми, але й розшифрувати взаємодію між макрофагами, гірдином та NOD2, яка визначає рівновагу між запальною та відновною імунною відповіддю в кишечнику.

---

Перегляньте запис:

---

Макрофаги кишечника: два типи — дві функції

У здоровому кишечнику існують два чітко відмінних типи макрофагів:

1. Запальні макрофаги, що активуються у відповідь на патогени та ініціюють протимікробну реакцію.
2. Незапальні (відновні) макрофаги, які відповідають за ремонт тканин, підтримання толерантності та контроль місцевої імунної рівноваги.

При хворобі Крона порушення співвідношення між цими популяціями призводить до хронічного запалення, структурного ушкодження кишечника та загострення клінічних симптомів.

Штучний інтелект у ролі нового інструмента для класифікації макрофагів

Команда дослідників застосувала потужний алгоритм машинного навчання до тисяч патернів експресії генів, отриманих:

• з тканин товстої кишки пацієнтів із ЗЗК,
• зі здорових зразків товстої кишки.

ШІ ідентифікував сигнатуру з 53 генів, яка чітко дозволяє розмежувати запальні та незапальні макрофаги. Це вперше забезпечило можливість надійної молекулярної класифікації цих клітин і дало змогу визначити ключові регуляторні точки.

Одним із цих генів виявився ген, що кодує білок гірдин — критичний елемент механізму клітинного гомеостазу.

Гірдин: ключовий регулятор фагоцитозу і гомеостазу

Електронні мікрофотографії продемонстрували, що гірдин необхідний для:

• злиття фагосом із лізосомами,
• формування фаголізосом,
• деградації патогенів і клітинних залишків.

За відсутності гірдину цей процес порушується, патогени уникають елімінації, що створює передумови для хронічного запалення.

---

Перегляньте записи:

---

NOD2 і партнерство з гірдином: розв’язання 25-річної наукової суперечки

Подальші аналізи показали: у нормальних умовах певна ділянка білка NOD2 зв’язується з гірдином, запускаючи:

• контрольовану протимікробну відповідь,
• захист від надмірного запалення,
• відновлення пошкоджених тканин.

Однак найпоширеніша мутація NOD2, притаманна пацієнтам із хворобою Крона:

• видаляє критичну ділянку, яка зв’язується з гірдином,
• руйнує імунний баланс,
• спричиняє зміщення системи у бік надмірної запальної відповіді.

Це стало першим прямим молекулярним поясненням того, як генетичний дефект NOD2 сприяє патогенезу хвороби Крона.

Щоб підтвердити роль зв'язку NOD2–гірдин, дослідники порівняли мишей:

• без гірдину,
• з нормальним рівнем гірдину.

Миші з відсутністю гірдину:

• мали виражений дисбаланс мікробіому,
• розвивали тяжке запалення тонкої кишки,
• часто помирали від сепсису внаслідок неконтрольованої імунної відповіді.

Ці результати остаточно підкреслюють критичне значення гірдину для кишкового імунного гомеостазу.

Інтерпретація дослідників

• NOD2 — система спостереження за інфекціями: у нормі він швидко й точно активує захисні механізми.
• Гірдин — його ключовий партнер: без гірдину NOD2 не здатен стримувати патогени.
• Мутації NOD2 руйнують цей контроль, створюючи передумови для хронічного запалення та розвитку хвороби Крона.

Це вперше пояснює, чому саме мутації в NOD2 є настільки значущим чинником ризику.

---

Перегляньте запис:

---

Значення дослідження

Комбіноване використання:

• класифікації макрофагів на основі ШІ,
• механістичної біохімії,
• моделей мишей,

дозволило дослідникам розв’язати 25-річну суперечку щодо ролі NOD2 і надало чіткий молекулярний механізм.

Відкриття не лише поглиблює розуміння патогенезу хвороби Крона, але й створює підґрунтя для:

• таргетних методів лікування,
• терапій, спрямованих на відновлення взаємодії гірдин–NOD2,
• розробки нових стратегій імуномодулюючого втручання.

---

ДЖЕРЕЛО: medicalxpress

---

На платформі Accemedin багато цікавого! Аби не пропустити — підписуйтесь на наші сторінки! Facebook. Telegram. Viber. Instagram.