Но как насчет миллиардов бактерий, которые живут в нашем кишечнике и обеспечивают такие преимущества, как переваривание пищи и выработка витаминов?? Они друг или враг?
Это не только философский вопрос.
Иммунная система, которая ошибочно принимает наши полезные кишечные бактерии за врага, может вызвать опасный тип воспаления в кишечнике, называемый колитом. Не менее опасна иммунная система, которая смотрит в другую сторону, в то время как кишечные микробы выходят за установленные границы. Понимание того, как иммунная система учится примириться с микробными обитателями, называемыми микробиотой, при посредничестве, является важной областью исследований.
«Прямо сейчас у каждого из нас есть иммунные клетки в нашем теле, которые могут распознавать и атаковать определенных членов нашей кишечной микробиоты», – говорит Гретхен Дил, иммунолог из Института Слоана Кеттеринга. "Итак, это загадка, почему у многих из нас нет колита, вызванного этими клетками, атакующими наши кишечные микробы."
Чтобы попытаться решить эту загадку, доктор. Диль и ее коллеги, в том числе постдокторский исследователь SKI Даниэль Зегарра-Руис и иммунолог Мэтью Беттини из Университета штата Юта, недавно провели исследование с использованием лабораторных мышей, чтобы изучить, что происходит с микроб-специфическими Т-клетками (типом иммунных клеток), когда мыши подвергались в молодом возрасте воздействию кишечного микроба.
«Мы думали, что, возможно, Т-клетки, специфичные для этого микроба, будут удалены из мышей, или, возможно, у мышей разовьются противовоспалительные Т-клетки, которые защитят их от развития колита», -. Диль говорит. Другими словами, они выдвинули гипотезу, что бактерии будут считаться самими собой.
Удивительно, но это не так. Мало того, что Т-клетки, специфичные для микробов, не были удалены, их количество фактически увеличилось. Результаты, опубликованные 12 мая 2021 года в журнале Nature, документируют ранее неизвестный способ взаимодействия кишечных микробов с иммунной системой и поднимают еще больше вопросов о том, что идет не так с аутоиммунными заболеваниями.
Скрытое шоссе
Ученые сосредоточили свое внимание на органе иммунной системы, называемом тимус, который расположен в верхней части грудной клетки за грудиной.
Основная роль вилочковой железы состоит в том, чтобы «обучать» Т-клетки тому, какие маркеры или антигены в организме являются собственными или чужеродными. Т-клетки, которые распознают себя, активно отбираются, в то время как те, которые не распознают себя, спасаются. Затем несамо-распознающие Т-клетки выпускаются в кровоток, где они патрулируют вирусы, бактерии и других захватчиков.
Считается, что образовательный процесс в первую очередь направлен на защиту организма от атакующих Т-лимфоцитов, которые могут вызвать проблемы в виде аутоиммунитета.
Доктор. Диль и ее коллеги были ошеломлены, обнаружив, что вместо того, чтобы устранять Т-клетки, распознающие кишечные бактерии, тимус давал им зеленый свет.
«Мы были очень, очень удивлены тем, что, когда мы колонизировали мышей кишечными бактериями, вместо того, чтобы наблюдать развитие регуляторных Т-клеток, которые успокаивают иммунные реакции или потерю специфичных для микробов Т-клеток, мы наблюдали их рост», – говорит она. "Насколько нам известно, это первый раз, когда кто-либо продемонстрировал, что вилочковая железа играет эту роль в увеличении количества Т-клеток, специфичных для микробов."
Затем они спросили: как информация о кишечных бактериях попадает в тимус??
Используя стандартные методы обнаружения микробиоты кишечника, они смогли увидеть, что бактериальная ДНК обнаруживалась в тимусе, предполагая, что кишечник каким-то образом связан с этим органом через ДНК. Но это только подняло вопрос о том, как эта ДНК попала туда.
Одно из возможных объяснений заключается в том, что бактериальная ДНК переносится туда иммунными клетками, называемыми дендритными клетками, основная задача которых – переносить подозрительные антигены из тканей в лимфатические узлы. Переход от кишечника к вилочковой железе не наблюдался, но ученые не могли исключить такую возможность.
Чтобы отслеживать движение дендритных клеток, Dr.
Диль и ее коллеги использовали высокотехнологичную лабораторную мышь, разработанную лабораторией Кэт Хаджантонакис в MSK. Мышь была сконструирована так, чтобы вырабатывать в своих клетках флуоресцентный маркер, называемый зеленым флуоресцентным белком (GFP). Когда на клетки, содержащие GFP, попадает свет лазера, они меняют цвет с испускания зеленой флуоресценции на излучение красного цвета. Посветив лазером кишечник мыши, ученые смогли превратить дендритные клетки кишечника в красный цвет, а затем посмотреть, появились ли эритроциты в тимусе мыши.
Конечно, они сделали.
«Дендритные клетки явно мигрируют на этом пути, что отчасти безумие», – сказал доктор.
Диль говорит.
Временное окно
Путь от кишечника к тимусу происходит только у очень молодых животных.
Когда ученые посмотрели на старых животных, они не заметили появления красных кровяных телец. Они также не обнаружили ДНК кишечных микробов в тимусе или разрастания кишечных Т-лимфоцитов.
Какова может быть цель этого трафика из кишечника в тимус, который происходит только во время определенного периода развития у мышей??
«Мы думаем, что происходит что-то вроде шаблона для иммунной системы», – сказал доктор. Диль говорит. "В то время иммунная система мыши очень слабо развита, и самое важное для ее распознавания – это микробы.
Таким образом, он доставляет кишечные антигены в тимус, чтобы информировать Т-клетки об этих и связанных с ними опасностях."
В качестве доказательства этой возможности они показали, что Т-клетки, распознающие введенные бактерии, также обеспечивают защиту от патогенов, которых мыши еще не видели. Но поскольку они распознают кишечные микробы, эти Т-клетки также могут вызывать воспаление, которое может привести к колиту.
Далее ученые хотят понять, отличается ли этот процесс у людей, которые более восприимчивы к колиту.
Доктор. Диль задается вопросом: «У вас это происходит в течение более длительного периода времени у людей с колитом??
У вас это происходит за меньшие деньги? Возобновляется ли он у кого-то с колитом? Это все вопросы, которые мы хотим изучить."
Эта работа была поддержана Национальными институтами здравоохранения (гранты R01AI136963, R01AI125264, R01DK114456, R01AI130152, R01 DK114252, P30 CA125123 и S10 RR024574), Фондом Клеберга, Фондом Райнина и наградой за исследование лейкемии и лимфомы.