Некоторые микроорганизмы кишечника усугубляют сепсис, вызывая гипервоспалительные иммунные реакции

Почему одни пациенты легко выздоравливают после бактериальных инфекций, а у других состояние стремительно ухудшается до опасного для жизни сепсиса?

Согласно новому исследованию, опубликованному в журнале Nature Communications, ответ может заключаться не только в самом проникшем патогене, но и в микроорганизмах, уже обитающих в кишечнике. Сепсис — это тяжелое состояние, при котором иммунная система организма чрезмерно реагирует на инфекцию, вызывая обширное воспаление и повреждение органов. Во многих случаях сама чрезмерная иммунная реакция становится более опасной, чем бактерии, вызывающие инфекцию. Недавние исследования показали, что микробиота кишечника играет важную роль в регуляции базового иммунного статуса и может влиять на восприимчивость к инфекционным заболеваниям. Однако точные микробные факторы, определяющие, почему у некоторых людей развивается тяжелый гипервоспалительный сепсис, оставались неясными.

Исследовательская группа из Корейского научно-исследовательского института бионаук и биотехнологии выявила группу кишечных микроорганизмов, способную резко усугубить сепсис за счет чрезмерной сенсибилизации иммунных клеток. Исследователи обнаружили, что даже генетически идентичные мыши демонстрировали существенно разные исходы инфекции в зависимости от состава их кишечной микробиоты. При воздействии одинакового количества патогенных бактерий одни мыши выживали с относительно легкими симптомами, в то время как у других состояние быстро ухудшалось и они демонстрировали значительно более низкие показатели выживаемости из-за чрезмерной активации иммунной системы.

Дальнейший анализ показал, что одним из ключевых факторов, связанных с тяжелым течением болезни, было обогащение кишечником семейства бактерий Muribaculaceae. Среди этих микробов была обнаружена бактерия Sangeribacter muris KT1-3, которая производит метаболиты, приводящие иммунные клетки в состояние чрезмерной гиперчувствительности. В результате, когда патогены проникали в организм, иммунная система реагировала гораздо более агрессивно, чем это было необходимо, что приводило к неконтролируемому воспалению и смертельному сепсису. Чтобы подтвердить, что именно кишечная микробиота была виновницей этих последствий, исследователи также провели эксперименты по трансплантации фекальной микробиоты. Когда микробы кишечника, ассоциированные с тяжелой инфекцией, переносили в организм мышей, которые в иных условиях были устойчивы к инфекции, показатели выживаемости резко снижались. И наоборот, перенос более здоровых микробиологических сообществ улучшал показатели выживаемости.

Исследование также продемонстрировало, что метаболиты, продуцируемые определенными микробами кишечника, могут стимулировать иммунные клетки сверх их нормального порога активации. Эта чрезмерная иммунная чувствительность приводила к тому, что даже относительно небольшие внешние стимулы вызывали взрывные воспалительные реакции, что в конечном итоге приводило к опасному для жизни сепсису. Полученные результаты указывают на то, что тяжесть сепсиса определяется не только вирулентностью проникших патогенов, но и составом микробиологической среды кишечника. Исследователи полагают, что эта работа открывает новые возможности для стратегий лечения инфекций на основе микробиома, включая прогнозирование предрасположенности к тяжелому сепсису и снижение риска инфекции путем модуляции кишечной микробиоты. Данный подход может также иметь значение для трудноизлечимых состояний, таких как инфекции, вызванные антибиотикорезистентными бактериями.

«Наше исследование демонстрирует, что микробиота кишечника может кардинально изменять интенсивность иммунных реакций и тем самым определять исход инфекции», — сказал ведущий автор исследования Хви-Вон Сео. «Мы ожидаем, что эти результаты будут способствовать будущему развитию технологий на основе микробиома для прогнозирования инфекций и регуляции иммунитета».