В исследовании, опубликованном в журнале Nature, команда ученых из Шанхайского института питания и здоровья (Shanghai Institute of Nutrition and Health, SINH) и Центра передового опыта в молекулярной клеточной науке (Center for Excellence in Molecular Cell Science, CAS) изучала взаимодействие между кишечными микроорганизмами и иммунной системой человека.
Для этого ученые сравнили образцы слизистой оболочки кишечника у стерильных мышей и обычных лабораторных мышей. Этот анализ позволил выявить ранее малоизученный белок APOL9, который был гораздо более распространен у мышей с кишечными микробами. Дальнейшие исследования показали, что этот белок в основном производится клетками слизистой оболочки кишечника.
Затем исследователи разработали метод «APOL9-seq», который объединяет проточную цитометрию с генетическим секвенированием. Этот метод позволил определить, какие бактерии связываются с APOL9.
Результаты исследования
Ученые обнаружили, что APOL9 и его человеческий аналог APOL2 специфически связываются с группой бактерий под названием Bacteroidales, которые часто встречаются в кишечнике. Важным фактором этого взаимодействия оказалась уникальная молекула жира — церамид-1-фосфат (Cer1P), которая находится на поверхности бактерий. Когда эта молекула была удалена с помощью генного редактирования, APOL9 больше не мог связываться с бактериями.
Интересно, что APOL9 не убивает бактерии, а вызывает их высвобождение крошечных пузырьков, называемых внешними мембраносвязанными везикулами (OMVs). Эти везикулы содержат молекулы бактерий и могут быть поглощены иммунной системой хозяина, усиливая её готовность к действию.
Исследователи обнаружили, что OMVs усиливают сигнальные пути интерферона-гамма (IFN-γ) и увеличивают количество молекул MHC-II на клетках кишечника. Эти молекулы играют ключевую роль в обучении особого типа Т-клеток (CD4+CD8αα+), которые помогают поддерживать баланс иммунной системы в кишечнике.
Для изучения роли APOL9 в иммунной защите ученые использовали общепринятую модель на мышах, у которых был удален ген, кодирующий этот белок. Когда таких мышей заражали бактериями Salmonella, они демонстрировали более слабую иммунную реакцию и более широкое распространение инфекции. Однако, когда их лечили OMVs, полученными из бактерий, иммунная активность улучшалась, а признаки инфекции уменьшались.
Заключение
Исследование впервые показало, что белок APOL9 может специфически распознавать липиды бактерий, запуская полезные иммунные реакции. Это также подчеркивает новый способ, с помощью которого организм активно формирует микробиом кишечника, не только толерантно относясь к микробам, но и взаимодействуя с ними для поддержания баланса.
Результаты открывают перспективы для разработки новых методов лечения, направленных на оптимизацию взаимодействия между микробиотой и иммунной системой.
Литература:
Targeting symbionts by apolipoprotein L proteins modulates gut immunity, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-08990-4