Влияние пищевой фукозы на постантибиотическое восстановление микробиоты в условиях дефицита гликопротеина муцин-2

Фукоза, являясь ключевым компонентом кишечных гликанов, играет очень важную роль в регуляции микробного сообщества и создании оптимальной микросреды для эпителиальных клеток хозяина. В данном исследовании изучено влияние пищевой фукозы на восстановление кишечной микробиоты у лабораторных мышей с дефицитом муцина-2 (Muc2–/–) после проведения антибиотикотерапии. В качестве контрольных особей использованы мыши дикого типа (WT, C57BL/6). В ходе эксперимента животные обоих генотипов были разделены на четыре группы: входящие в состав 1-й группы мыши антибиотики не получали (негативный контроль), представители 2-й группы получали антибиотики (14 дней) и фукозу (позитивный контроль для фукозы), представители 3-й группы – антибиотики (14 дней) и стандартный корм (модель дисбиоза), 4-й – только фукозу (основная экспериментальная группа). Результаты исследования показали, что у Muc2–/– мышей уровень связанной фукозы в кишечнике был достоверно ниже, чем у контрольных животных (p = 0,0001), что сопровождалось дисбалансом микробиоты. Антибиотикотерапия усугубляла эти изменения, снижая количество Bacteroides spp. (p = 0,0003) и Lactobacillus murinus (p = 0,0268) и повышая уровень условно-патогенных Escherichia coli (p = 0,0004). Добавление фукозы в рацион способствовало избирательному восстановлению Bacteroides spp. у Muc2–/– мышей (p = 0,0015), но не влияло на численность L. murinus. Важным открытием стало опосредованное подавление Enterococcus spp. за счет стимуляции Bacteroides, что свидетельствует о сложных межмикробных взаимодействиях в рамках микробиома кишечника. Также установлено, что фукоза снижала уровень E. coli (p = 0,0149), демонстрируя свою защитную роль. У мышей C57BL/6 пищевая фукоза восстанавливала уровень связанной фукозы (p = 0,0249), тогда как у Muc2–/– особей этого не наблюдалось, что подчеркивает ключевую роль муцина-2 в поддержании микробного гомеостаза. Полученные данные раскрывают сложные взаимосвязи между муциновым барьером, составом микробиоты и ее устойчивостью к антибиотикам, открывая перспективы для разработки новых подходов к коррекции микробиоценоза при нарушениях кишечного барьера.

1. Liu Y., Yu X., Zhao J., Zhang H., Zhai Q., Chen W. The role of MUC2 mucin in intestinal homeostasis and the impact of dietary components on MUC2 expression // International Journal of Biological Macromolecules. 2020. Vol. 164. P. 884–891.

2. Bets V.D., Achasova K.M., Borisova M.A., Kozhevnikova E.N., Litvinova E.A. Role of Mucin 2 Glycoprotein and L-Fucose in Interaction of Immunity and Microbiome within the Experimental Model of Inflammatory Bowel Disease // Biochemistry. Biokhimiia. 2022. Vol. 87. N 4. P. 301–318.

3. Pinzón M.S., Seeberger P.H., Varón S.D. Mucins and Pathogenic Mucin-Like Molecules Are Immunomodulators During Infection and Targets for Diagnostics and Vaccines // Frontiers in Chemistry. 2019. Vol. 7. P. 846.

4. Clark A., Mach N. The gut mucin-microbiota interactions: a missing key to optimizing endurance performance // Frontiers in Physiology. 2023. Vol. 14. P. 1284423.

5. Berkhout M.D., Ioannou A., Ram C., Boeren S., Plugge C.M., Belzer C. Mucin-driven ecological interactions in an in vitro synthetic community of human gut microbes // Glycobiology. 2024. Vol. 34. N 12. P. cwae085.

6. Vitetta L., Vitetta G., Hall S. Immunological Tolerance and Function: Associations Between Intestinal Bacteria, Probiotics, Prebiotics, and Phages // Frontiers in Immunology. 2018. Vol. 9. P. 2240.

7. Zhong X., Zhao Y., Huang L., Gao X., Wang X. Remodeling of the gut microbiome by Lactobacillus johnsonii alleviates the development of acute myocardial infarction // Frontiers in Microbiology. 2023. Vol. 14. P. 1140498.

8. Fang J., Wang H., Zhang H., Zhang X. Slimy partners: the mucus barrier and gut microbiome in ulcerative colitis // Experimental & Molecular Medicine. 2021. Vol. 53. N 5. P. 772–787.

9. La Placa G., Covino M., Candelli M. Relationship Between Human Microbiome and Helicobacter pylori // Microbiological Research. 2025. Vol. 16. N 1. P. 24.

10. Ma J., Piao X., Mahfuz Sh., Long Sh., Wang J. The interaction among gut microbes, the intestinal barrier and short chain fatty acids // Animal Nutrition. 2021. Vol. 9. P. 159–174.

11. Ahn S.Y., Joo H.-G., Ko E.-J. Lactobacillus johnsonii JERA01 activates macrophages and increases Th-1 T cell population in mouse small intestine // PLOS ONE. 2025. Vol. 20. N 4. P. 1–11.

12. Arzola-Martínez L., Ravi K., Huffnagle G.B., Fonseca W. Lactobacillus johnsonii and host communication: insight into modulatory mechanisms during health and disease // Frontiers in Microbiomes. 2023. Vol. 2. P. 1345330.

13. Feofanova N.A., Bets V.D., Borisova M.A., Litvinova E.A. L-fucose reduces gut inflammation due to T-regulatory response in Muc2 null mice // PLOS ONE. 2022. Vol. 17. N 12. P. 1–14.

14. Shuoker B., Pichler M.J., Sakanaka H., Liu J., Nielsen T.S., Meier S., Morth J.P., Hachem M.A. Sialidases and fucosidases of Akkermansia muciniphila are crucial for growth on mucin and nutrient sharing with mucus-associated gut bacteria // Nature Communications. 2023. Vol. 14. N 1. P. 1833.

15. Litvinova E.A., Bets V.D., Feofanova N.A., Alperina E.L., Kozhevnikova E.N. Dietary Fucose Affects Macrophage Polarization and Reproductive Performance in Mice // Nutrients. 2021. Vol. 13. N 3. P. 855.

16. Duan C., Wu J., Tan Ch., Qian W., Han Ch., Hou X. Fucose promotes intestinal stem cellmediated intestinal epithelial development through promoting Akkermansia-related propanoate metabolism // Gut Microbes. 2023. Vol. 15. N 1. P. 2233149.

17. Wang Z., Tan Ch., Wu J., Hou L., Han Ch., Hou X. FUT2-dependent fucosylation of HYOU1 protects intestinal stem cells against inflammatory injury by regulating unfolded protein response // Redox Biology. 2023. Vol. 60. P. 102618.

18. Garber J.M., Hennet T., Szymanski C.M. Significance of fucose in intestinal health and disease // Molecular Microbiology. 2021. Vol. 115. P. 1086–1093.

19. Wang R., Song J., Cai M., Xue Y., Liu J., Zuo N., De Felici M., Wang J., Shen W., Sun X. Gut microbiota modulation by L-Fucose as a strategy to alleviate Ochratoxin A toxicity on primordial follicle formation // Journal of Hazardous Materials. 2024. N 480. P. 136469.