Исследование проливает новый свет на то, как микробные сообщества кишечника способствуют хорошему функционированию иммунной системы и защите от вредных патогенов.
Результаты исследования, опубликованные в научном журнале Science Immunology, включают важную информацию о том, как моноциты, тип лейкоцитов, трансформируются в макрофаги, которые играют ключевую роль в уничтожении чужеродных микробов и инициировании иммунного ответа.
Автор исследования Пайлин Чиаранунт (Pailin Chiaranunt), научный сотрудник кафедры иммунологии медицинского факультета Университета Торонто (University of Toronto), утверждает, что впервые узнала о микробиоме, будучи студенткой, а затем влюбилась в иммунологию, работая научным сотрудником.
«Тот факт, что внутри нас живут огромные экосистемы бактерий, грибов, вирусов и других микробов, действительно изменил мой взгляд на человеческий организм», — комментирует Чиаранунт.
В ходе исследования ученые обратили свое внимание на макрофаги, ключевые иммунные клетки, чья работа состоит в том, чтобы поглощать клеточный мусор и чужеродные микробы и запускать иммунный ответ.
Ученые обнаружили, что для трансформации моноцитов (типа лейкоцитов) в макрофаги в кишечнике требуется как разнообразный микробиом, так и фактор хозяина, называемый CSF2. Затем в серии экспериментов Чиаранунт с соавторами определили микробный фактор, управляющий развитием макрофагов, как АТФ, молекулу, которая используется в качестве энергетической «валюты» во всех формах жизни.
Их работа также выявила, как микробные факторы и факторы хозяина работают вместе, поддерживая надежную иммунную среду в кишечнике: АТФ, вырабатываемый резидентными бактериями кишечника, активирует иммунные клетки в сети небольших структур, подобных лимфатическим узлам, по всему кишечному тракту. Затем эти клетки вырабатывают фактор хозяина CSF2, который стимулирует моноциты в структурах превращаться в готовые к ответу макрофаги.
Исследователи также показали, что макрофаги, рожденные в результате этого пути, обладают высоким метаболизмом и в результате производят много антимикробных химических веществ, называемых активными формами кислорода. Обилие этих химических веществ, в свою очередь, способствует способности иммунной системы отражать проникновение микробов в кишечник.
«Это было действительно интересное открытие, потому что оно предполагает новый способ, с помощью которого микробный метаболизм может напрямую влиять на метаболизм иммунных клеток», — добавляет Чиаранунт.
Совокупность микроорганизмов, живущих внутри и на наших телах, играет решающую роль в здоровье и заболеваниях. Определенные особенности микробиома — например, наличие большего количества одного вида или меньшего количества другого — связаны с различными последствиями для здоровья: от аутоиммунных расстройств и расстройств настроения до риска развития рака и реакции на лечение.
Чиаранунт добавляет, что ее интерес к тому, как микробиом и иммунная система взаимодействуют друг с другом, особенно в кишечнике, привел ее в Университет штата Техас для получения докторской степени с Артуром Мортой (Arthur Mortha), научным сотрудником кафедры иммунологии, который изучает взаимодействие между иммунной системой и кишечным микробиомом.
«Кишечник, вероятно, является одной из самых динамичных экосистем в организме, потому что, по сути, внешняя среда находится внутри вас», — считает Чиаранунт. «Иммунная система должна проделать большую работу, чтобы поддерживать баланс между устойчивостью к полезным микробам, пище и другим внешним факторам и способностью обеспечить эффективную защиту от таких патогенов, как сальмонелла».
В то время как другие исследования также обнаружили связь между микробиомом и развитием макрофагов, недавняя работа ученых является одной из первых, раскрывающих, как кишечные бактерии вызывают превращение лейкоцитов в макрофаги. Идентификация CSF2 как ключевого участника этого процесса также подчеркивает потенциал лечения, нацеленного на CSF2, для модуляции иммунного ответа у людей с аутоиммунными заболеваниями и воспалительными заболеваниями кишечника.
«Наши результаты приближают нас к пониманию биохимического языка, на котором говорит микробиота», — заключает Морта. «Составление полного “словаря” для этого языка поможет нам интерпретировать, когда и почему кишечные микробы используют дружественные и агрессивные “сообщения” для общения с нашей иммунной системой».
Авторы другого исследования утверждает, что микробиом кишечника колеблется в течение дня и в зависимости от сезона.