Теперь исследование, опубликованное в журнале Nature, показывает, как организм поддерживает этот баланс. Исследования на мышах показывают, что ранний период жизни – критический момент, когда иммунная система учится распознавать кишечные бактерии и устанавливает наблюдение, которое держит их под контролем. По словам авторов исследования, дефекты в этих механизмах могут помочь объяснить, почему иммунная система иногда атакует полезные бактерии не в том месте, вызывая хроническое воспаление, отвечающее за воспалительное заболевание кишечника.
«С момента нашего рождения наша иммунная система настроена так, что она может научиться как можно больше, чтобы отличать хорошее от плохого», – говорит Мэтью Беттини, доктор философии.D., доцент кафедры патологии U of U Health и соавтор-корреспондент с иммунологом Института Слоана Кеттеринга Гретхен Дил, Ph.D. "Наши исследования ясно показывают, что есть окно, в котором микробиота кишечника имеет доступ к процессу иммунного образования. Это открывает возможности для разработки терапевтических средств, которые могут влиять на траекторию иммунной системы в этот ранний момент времени."
Установка границ
Стремясь понять, как организм поддерживает здоровые отношения с бактериями, Беттини, Диль и его коллеги обнаружили способы, которыми резидентная микробиота кишечника формирует развивающуюся иммунную систему. Они обнаружили, что специализированные иммунные клетки захватывают части бактерий и переносят их на большие расстояния, от кишечника до вилочковой железы. Вилочковая железа, расположенная в груди, над сердцем, – это железа, отвечающая за «обучение» иммунных Т-лимфоцитов.
Доставка груза побуждает тимус производить Т-клетки, нацеленные на микробиоту. Затем Т-клетки выходят из тимуса, чтобы контролировать лимфатические узлы, кишечник и другие участки, чтобы держать бактерии под контролем.
Ученые определили эти шаги, засевая кишечник мышей определенным типом бактерий. В ответ вилочковая железа вырабатывала Т-клетки, которые специфически распознавали эти бактерии. Однако ученый не знал, как это произошло.
Обнаружение ДНК бактерий в тимусе и лимфатических узлах было первым признаком миграции микробиоты в эти места. Чтобы проследить свой путь, исследователи использовали специально сконструированных мышей, клетки которых флуоресцируют красным после воздействия лазера. В течение двух дней после фотоактивации клетки красного кишечника в конечном итоге попали в тимус, лимфатические узлы и селезенку.
Эти процессы были устойчивыми в течение первых недель жизни, но значительно ослабли к тому времени, когда мыши достигли зрелого возраста.
«Наше исследование ставит под сомнение предыдущие предположения о том, что потенциальные патогены не влияют на иммунные клетки, развивающиеся в тимусе», – объясняет Беттини. "Вместо этого мы видим, что у вилочковой железы есть возможность поучиться у этих бактерий. Несмотря на то, что эти события, которые формируют присутствие Т-лимфоцитов, происходят в раннем возрасте, они могут иметь большее влияние в более позднем возрасте."
Плохое воспитание
Это мнение стало очевидным, когда обнаружилось, что Т-клетки, запрограммированные для нацеливания на полезные бактерии, могут выступать в качестве защиты от близкородственных «плохих» бактерий. Мыши, заселенные E.coli в молодом возрасте более чем в шесть раз чаще переживали смертельную дозу сальмонеллы в более позднем возрасте. Результаты показывают, что формирование иммунитета к микробиоте также способствует защите от вредных бактерий, с которыми организм еще не сталкивался.
По словам Беттини, изучение этих ранних связей между организмом и микробиотой демонстрирует, насколько важно с самого начала активизировать иммунную систему. "Это раннее образование иммунных Т-клеток абсолютно необходимо для быстрого развития широкого репертуара клеток для защиты нас."
«Мы считаем, что наши результаты могут быть распространены на области исследований, в которых было обнаружено, что определенные бактерии являются защитными или патогенными для других состояний, таких как диабет 1 и 2 типа», – говорит Беттини. "Теперь мы задаемся вопросом, будет ли это окно бактериального воздействия и развития Т-лимфоцитов также иметь значение в инициировании этих заболеваний?"
Помимо U of U Health и Института Слоуна Кеттеринга, соавторы исследования были связаны с Медицинским колледжем Бейлора и Медицинской школой Вашингтонского университета.
Исследование, опубликованное в журнале Nature под названием «Развитие тимуса специфических Т-клеток кишечной микробиоты», было поддержано Национальными институтами здравоохранения, Фондом Клеберга, Фондом Кеннета Рейнина и премией ученого Общества лейкемии и лимфомы.