XVII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2025

Изучение связи между микробиомом и апоптозом — перспективное направление молекулярной биологии. Апоптоз играет ключевую роль в поддержании гомеостаза, и микробиом, состоящий из триллионов микроорганизмов, может влиять на этот процесс. Метаболиты микробиома могут модулировать сигнальные пути, активируя или ингибируя каспазы — ферменты, регулирующие клеточную гибель. Например, короткоцепочечные жирные кислоты могут изменять экспрессию генов, связанных с апоптозом, предрасполагая клетки к выживанию или гибели. Нарушение микробиома (дисбиоз) может привести к воспалению и аномальной регуляции апоптоза, что связано с развитием заболеваний, таких как рак. Некоторые раковые клетки используют механизмы, активируемые микробиомом, чтобы избегать апоптоза. Микробиом также влияет на эпигенетические процессы, такие как метилирование ДНК и модификации гистонов, что может изменять экспрессию генов, связанных с клеточной гибелью. Влияние микробиома на апоптоз варьируется в зависимости от органа, что делает эту область актуальной для дальнейших исследований. Клинические данные показывают, что модуляция микробиома пробиотиками и пребиотиками может изменять чувствительность клеток к апоптозу, открывая новые терапевтические стратегии для лечения онкологических и аутоиммунных заболеваний. Взаимодействие микробиома с иммунными клетками и их сигнальными молекулами создает сложные механизмы регуляции клеточной смерти, требующие детального изучения [1].

Микробиом также влияет на регуляцию мейоза, ключевого процесса полового размножения. Мейоз зависит от координации клеточных механизмов и внешней среды, в том числе микробиома, который влияет на клеточные функции и сигнальные пути. Дисбиоз может нарушить клеточные взаимодействия и привести к сбоям в мейозе, что в свою очередь может вызвать бесплодие и генетические патологии. Некоторые кишечные бактерии выделяют метаболиты, которые воздействуют на клеточные процессы, включая пролиферацию и апоптоз. Например, короткоцепочные жирные кислоты могут модулировать активность ядерных рецепторов и сигнальных путей, связанных с мейозом. Изменения в микробиоме могут влиять на экспрессию генов, контролирующих этот процесс. Микробиом также оказывает влияние на иммунную систему, регулирующую функции половых органов. Метагеномные и метаболомические исследования раскрывают сложные взаимодействия между микробами и клетками, открывая новые возможности для репродуктивной медицины [2].

Метаболиты микробиома, включая короткоцепочечные жирные кислоты, аминокислоты и витамины, влияют на клеточную пролиферацию, дифференцировку и смерть. Например, бутират, образующийся при ферментации клетчатки, участвует в апоптозе, регулируя экспрессию генов, связанных с клеточной гибелью. Аминокислоты, такие как глицин, важны для метаболизма белков и нейромедиаторов, а также могут активировать сигнальные пути, регулируя клеточную жизнеспособность. Некоторые метаболиты, такие как сероводород и аммиак, могут быть токсичными, что ведет к клеточным повреждениям и патологиям. Витамины, такие как рибофлавин и ниацин, синтезируемые микробиомом, также влияют на клеточные функции, улучшая обмен веществ и снижая окислительный стресс. Современные технологии изучения микробиома, такие как секвенирование метагеномов, позволяют выявить метаболические пути, влияющие на клеточные процессы [3].

Разработка терапии, основанной на микробиоме, включает использование пробиотиков, пребиотиков, фекальной трансплантации и других методов воздействия на микробиом для коррекции патофизиологических процессов. Пробиотики, живые микроорганизмы, используются для лечения заболеваний ЖКТ, таких как синдром раздраженного кишечника и антибиотико-ассоциированная диарея. Пребиотики, неперевариваемые компоненты пищи, способствуют росту полезных микробов, улучшая микрофлору и барьерную функцию кишечника. Индивидуализация терапии на основе анализа микробиоты пациента и учета генетической предрасположенности важна для успешного вмешательства. Разнообразие микробиоты связано с различными заболеваниями, включая метаболические расстройства и психические заболевания. Понимание механизмов взаимодействия микробиома и клеточных процессов открывает новые возможности для создания лекарств, направленных на модуляцию клеточных сигналов [4].

Современные исследования микробиома акцентируют внимание на его влиянии на клеточные процессы, такие как апоптоз и мейоз. Изучение микробиомов различных моделей поможет понять молекулярные механизмы, взаимодействующие с клеточными процессами. Генетическое разнообразие микробиома и его зависимость от диеты, возраста и микроэкологии играют ключевую роль в понимании здоровья и устойчивости к патологиям. Совершенствование технологий редактирования генома, таких как CRISPR, откроет новые возможности для манипуляции микробиомом и контроля клеточных функций. Эксперименты, направленные на изучение воздействия микробиома на клеточный цикл и апоптоз, могут стать основой для клеточно-ориентированных терапий. Исследования микробиомов и их корреляции с заболеваниями помогут выявить предрасположенности к патологиям и применить превентивные меры. Эволюционный аспект взаимодействия микробов с клеточными механизмами даст новые гипотезы о механизмах адаптации. Важен образовательный аспект, который повысит осведомленность о роли микробиомов в здоровье. Использование микробиомного подхода в персонализированной медицине позволит разрабатывать целевые терапии, повышающие эффективность лечения. Интеграция междисциплинарных подходов к исследованию микробиома и клеточных процессов будет способствовать созданию эффективных медицинских стратегий [5].

Таким образом, микробиом оказывает значительное влияние на клеточные функции через различные механизмы, что открывает новые горизонты для разработки терапевтических методов лечения и профилактики заболеваний, связанных с дисбалансом микробиоты.

Список литературы

1. Григорьева А.М., Кушнир Е.С. Микробиом и его влияние на клеточную активность и апоптоз // Современные проблемы науки и образования. – 2020. – № 6. – С. 119–124. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/mikrobiom-i-ego-vliyanie-na-kletochnuyu-aktivnost-i-apoptoz(дата обращения: 01.02.2025).

2. Дружинин В. Г., Буслаев В. Ю., Баранова Е. Д., Начева Л. В. Роль микробиоты в поддержании гомеостаза и индукции мутагенеза в соматических клетках человека // Фундаментальная и клиническая медицина . 2018. №4. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/rol-mikrobioty-v-podderzhanii-gomeostaza-i-induktsii-mutageneza-v-somaticheskih-kletkah-cheloveka (дата обращения: 01.02.2025).

3. Михайлова Т.П., Тарасова Н.И. Микробиота и её влияние на механизмы клеточной гибели // Научный вестник курсовой молодежной конференции: материалы. – 2021. – С. 150–155. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/mikrobiota-i-ee-vliyanie-na-mehanizmy-kletochnoy-gibeli (дата обращения: 01.02.2025).

4. Дорофеева Е.В., Альошина Н.Г. Микробиома и его влияние на сигнальные пути апоптоза // Иммунология. – 2021. – Т. 33, № 2. – С. 215–223. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/biologicheskie-aspekty-apoptoza-obzor-literatury(дата обращения: 02.02.2025).

5. Чаплин А. В., Ребриков Д. В., Болдырева М. Н. Микробиом человека // Вестник РГМУ. 2017. №2. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/mikrobiomcheloveka (дата обращения: 02.02.2025).