Как организм строит здоровые отношения с «хорошими» кишечными бактериями

Как организм строит здоровые отношения с «хорошими» кишечными бактериями

Исследование ставит под сомнение предыдущие предположения о том, что потенциальные патогены не влияют на иммунные клетки, развивающиеся в тимусе

Исследования показывают, как организм поддерживает баланс с «хорошими» кишечными бактериями, которые позволяют этим микробам процветать в кишечнике, но не позволяют им проникать в ткани и органы, где они не должны находиться.

Взаимоотношения нашего тела с бактериями сложны. В то время как инфекционные бактерии могут вызывать болезни, наш кишечник также объединяется с «хорошими» бактериями, которые помогают питаться и помогают нам оставаться здоровыми. Но даже «хорошие» могут иметь плохие последствия, если эти бактерии попадают в ткани и органы, где они не должны находиться.

Теперь исследование, опубликованное в журнале Nature, раскрывает понимание того, как организм поддерживает этот баланс. Исследования на мышах показывают, что ранний период жизни - критический момент, когда иммунная система учится распознавать кишечные бактерии и устанавливает наблюдение, которое держит их под контролем. По словам авторов исследования, дефекты в этих механизмах могут помочь объяснить, почему иммунная система иногда атакует полезные бактерии не в том месте, вызывая хроническое воспаление, ответственное за воспалительное заболевание кишечника.

«С момента нашего рождения наша иммунная система настроена так, что она может научиться как можно больше, чтобы отличать хорошее от плохого», - говорят Мэтью Беттини (Matthew Bettini), доктор философии, доцент кафедры патологии Университета Здравоохранения штата Юта и его соавтор иммунолог Гретхен Диль (Gretchen Diehl) из Института Слоана Кеттеринга. «Наши исследования ясно показывают, что существует окно, в котором микробиота кишечника имеет доступ к процессу иммунного образования. Это открывает возможности для разработки терапевтических средств, которые могут влиять на траекторию иммунной системы в этот ранний момент времени».

Установка Границ

Стремясь понять, как организм поддерживает здоровые отношения с бактериями, Беттини, Диль и их коллеги обнаружили способы, которыми резидентная микробиота кишечника формирует развивающуюся иммунную систему. Они обнаружили, что специализированные иммунные клетки захватывают части бактерий и переносят их на большие расстояния, от кишечника до вилочковой железы (тимуса). Вилочковая железа, расположенная в груди, над сердцем, - это железа, отвечающая за «обучение» иммунных Т-клеток. Доставка груза побуждает тимус производить Т-клетки, нацеленные на микробиоту. Затем Т-клетки выходят из тимуса, чтобы контролировать лимфатические узлы, кишечник и другие участки, чтобы держать бактерии под контролем.

Ученые определили эти шаги, засевая кишечник мышей определенным типом бактерий. В ответ вилочковая железа вырабатывала Т-клетки, которые специфически распознавали эти бактерии. Однако ученые не знали, как это произошло.

Обнаружение ДНК бактерий в тимусе и лимфатических узлах было первым признаком того, что микробиота мигрировала в эти места. Чтобы проследить их путь, исследователи использовали специально сконструированных мышей, клетки которых флуоресцировали красным цветом после воздействия лазера. В течение двух дней после фотоактивации красные клетки кишечника в конечном итоге добрались до тимуса, лимфатических узлов и селезенки.

Эти процессы были устойчивыми в течение первых недель жизни, но значительно ослабли к тому времени, когда мыши достигли зрелого возраста.

«Наше исследование ставит под сомнение предыдущие предположения о том, что потенциальные патогены не влияют на иммунные клетки, развивающиеся в тимусе», - объясняет Беттини. «Вместо этого мы видим, что есть окно возможностей для тимуса поучиться у этих бактерий. Даже если эти события, которые определяют присутствие Т-клеток, происходят в раннем возрасте, они могут иметь большее влияние в более позднем возрасте».

Плохое Образование

Эта идея стала очевидной благодаря открытию, что Т-клетки, запрограммированные на нацеливание на полезные бактерии, могут удвоить защиту от тесно связанных «плохих» бактерий. Мыши, зараженные кишечной палочкой в молодом возрасте, более чем в шесть раз чаще выживали после смертельной дозы сальмонеллы в более позднем возрасте. Результаты показывают, что создание иммунитета к микробиоте также создает защиту от вредных бактерий, с которыми организм еще не сталкивался.

По словам Беттини, изучение этих ранних связей между организмом и микробиотой демонстрирует, насколько важно с самого начала активизировать иммунную систему. «Это раннее образование иммунных Т-клеток абсолютно необходимо для быстрого развития широкого репертуара клеток для защиты нас».

«Мы считаем, что наши результаты могут быть распространены на области исследований, в которых было обнаружено, что определенные бактерии являются защитными или патогенными для других состояний, таких как диабет 1 и 2 типа», - говорит Беттини. «Теперь мы задаемся вопросом, будет ли это окно воздействия бактерий и развития Т-лимфоцитов также иметь значение в инициировании этих заболеваний?»

Дополнительно см.: Кишечные микробы влияют на развитие лимфоцитов тимуса с раннего детства

Источник: Материалы предоставлены University of Utah Health. 

Статья в журнале: Matthew L. Bettini, Gretchen E. Diehl, et al. Thymic development of gut-microbiota-specific T cells. Nature, 2021