Как развиваются микробиомы

0 729

Кишечник млекопитающих теплый, влажный и невероятно богатый питательными веществами — среда, которая идеально подходит для роста бактерий. Сообщества «хороших бактерий» в кишечнике, обычно называемые микробиомом, являются жизненно важными партнерами для организма, помогая переваривать клетчатку, экстрагировать питательные вещества и предотвращать различные заболевания.

Мы все знакомы с иммунными реакциями и болезнями, которые возникают из-за плохих или патогенных бактерий, попадающих в организм. Таким образом, если иммунная система развивается, чтобы отражать микробы, то как поддерживают гармоничные отношения с полезными бактериями в кишечнике?

Теперь новое исследование показывает, как конкретный вид полезных бактерий использует иммунный ответ организма, чтобы удобно существовать в кишечнике.

Работа выполнена в лаборатории Саркиса Мазманяна, Луиса Б. и Нелли Сукса. Документ, описывающий исследование, был опубликован в журнале Science.

Исследователи решили изучить микроб под названием Bacterioides fragilis. Его особый вид обильно встречается в толстой кишке многих млекопитающих, включая людей, и ранее была показана его роль для защиты мышей от некоторых воспалительных и неврологических расстройств, таких как воспалительное заболевание кишечника и рассеянный склероз. Интересно, что, хотя существует множество штаммов B. fragilis, но здоровые люди образуют долгосрочную моногамную связь только с одним штаммом.

«Исследования, проведенные в других лабораториях, показали, что большинство людей несут такой же штамм B. fragilis на протяжении всей своей жизни», — говорит Дональдсон. «Мы хотели понять на молекулярном уровне, как эти способны колонизировать кишечник стабильным, долгосрочным образом».

Смотрите также  Смертность от пандемии может превысить 1,8 млн даже при жестких ответных мерах

Во-первых, исследователи стремились изучить симбиотические отношения B. fragilis с кишечником, физически глядя на места, где живут бактерии. Используя электронно-микроскопическую визуализацию на образцах кишечника мыши, команда смогла увидеть, что B. fragilis объединяются в агрегаты глубоко внутри толстого слоя слизи, выстилающего кишечник, расположенный вблизи эпителиальных клеток. Ученые предположили, что эта пространственная ниша необходима для того, чтобы один вид обосновался и создал устойчивую опору.

Затем команда попыталась определить, какие механизмы позволяют B. fragilis колонизировать такую ​​нишу внутри кишечника. Они обнаружили, что каждая бактерия B. fragilis заключена в толстую капсулу из углеводов. Капсула, как правило, связана с болезнетворными микроорганизмами (плохими бактериями), пытающимися скрыться от распознавания и атаки иммунной системы организма. Мутантные бактерии, не имеющие этой капсулы, не могут собираться и не обитают в слое слизистой оболочки. Таким образом, исследователи предположили, что капсульные углеводы необходимы для штаммов B. fragilis, чтобы монополизировать свою нишу в кишечнике.

Поскольку известно, что бактериальные капсулы связаны с иммунным ответом у патогенных бактерий, исследователи предположили, что также может быть иммунный ответ на капсулу B. fragilis. Действительно, они обнаружили, что антитела, иммунные белки, которые захватывают и маркируют специфические или для других иммунных клеток, которые поглощаются и разрушаются, связываются с капсулой B. fragilis в кишечнике. Один конкретный вид антител, иммуноглобулин A или IgA, обнаружен во всей кишке — на самом деле, это наиболее распространенный тип антител у людей, но его специфические функции были загадочными.

Смотрите также  Ученые СПбГУ: прививка от туберкулеза может снизить скорость распространения COVID-19 и облегчить его течение

Как правило, ответ на антитело означает неизбежную смерть патогенным бактериям. Но любопытно, что IgA не оказывает отрицательного влияния на большинство бактерий, которые обычно живут в кишечнике. В случае B. fragilis исследователи обнаружили, что это фактически помогло бактериям прилипать к эпителиальным клеткам. Кроме того, у мышей, у которых отсутствовал IgA, бактерия оказалась менее успешной при колонизации поверхности кишечника и поддержании долгосрочной стабильности.

Команда считает, что этот ответ IgA на капсулу B. fragilis помогает привязать к эпителиальной поверхности, что дает им преимущество.

«Удивительно, что иммунный ответ действительно помогает полезным бактериям процветать, что, в свою очередь, помогает и хозяину процветать», — говорят исследователи. «Изучение иммунологии в основном было связано с патогенными бактериями, но есть триллионы бактерий в кишечнике, и в большинстве случаев никто из них не делает вас больными. Наше исследование показывает, что существует активное иммунное распознавание этих бактерий , но это помогает, а не мешает им. Это говорит нам о том, что иммунная система — это больше, чем просто система защиты, а антитела — не просто оружие».

В будущей работе исследователи планируют изучить, как возникает реакция антител к кишечнику и почему он помогает B. fragilis, в то как другие антитела повреждают бактерии. В конечном счете, эта работа может быть использована для улучшения колонизации другими полезными бактериями, как с использованием пробиотиков.

Войти с помощью: 
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
0
Будем рады вашим мыслям, пожалуйста, прокомментируйте.x
()
x