В новом исследовании, опубликованном в журнале Cell, ученые из Берлинского института здоровья (BIH) смогли показать, как микробиом помогает восстановить иммунную систему.
Если сигналы, полученные из микробиома, отсутствуют, соответствующие медиаторы не высвобождаются, что приводит к неспособности активизировать метаболические процессы в определенных иммунных клетках. Согласно исследованию, это оставляет соответствующие клетки без необходимой энергии для создания иммунного ответа. Эпителиальные ткани организма представляют собой потенциальные ворота для патогенов. Эти ткани также естественным образом заселяются сложным сообществом бактерий, вирусов, грибков и паразитов, известных как микробиом. Вероятно, что в ходе эволюции постоянные взаимодействия с микроорганизмами привели к развитию надежных сигнальных путей, которые защищают организм.
Ученые изучали роль микробиома в иммунном ответе организма на патогенные микроорганизмы и его влияние на сигнальные пути.
Наличие инфекции вызывает иммунный ответ организма. Ключевую роль в этом процессе играют дендритные клетки (ДК). ДК образуют часть врожденной иммунной системы организма и несут целый ряд рецепторов распознавания образов, которые позволяют им быстро обнаруживать вторгающиеся патогены. Первоначальный ответ клеток включает выделение цитокинов, сигнальных белков, которые привлекают иммунные клетки к месту заражения. В то же время эти клетки также используют фагоцитоз, чтобы поглотить и переварить инвазивные патогены, после чего они представляют отдельные частицы в качестве антигенов на своей клеточной поверхности. Это, в свою очередь, приводит к активации Т-клеток, которые образуют часть адаптивной иммунной системы, и к целенаправленному иммунному ответу. Напротив, когда активация Т-клеток запускается ДК, представляющими эндогенные антигены, это приводит к дефектному и нежелательному иммунному ответу и приводит к аутоиммунным заболеваниям.
Ученые обнаружили, что ДК не способны вызывать иммунные ответы в стерильных условиях (в организме мышей без микробиома). Исследователи пришли к выводу, что ДК должны получать информацию, когда клетка находится в своем базальном состоянии, которое характеризуется отсутствием инфекции, и что эта информация должна происходить из микробиома. Эти микробиомные сигналы являются первичными ДК для будущего ответа против патогенов.
В новом исследовании ученые смогли показать, что в своем базальном состоянии эти специальные иммунные клетки подвергаются непрерывной контролируемой передаче сигналов интерферонов типа I (IFN-I) из микробиома.
Результаты исследования показывают, что микробиом контролирует работоспособность иммунной системы. Он осуществляет этот контроль, приводя иммунную систему в состояние «готовности», чтобы ускорить ее реакцию на патогенные микроорганизмы. Используя технологию секвенирования, исследователи смогли сравнить эпигеномы и транскриптомы ДК у животных без микробиома с контрольными животными и животными с дефицитом рецепторов IFN-I. Исследователи хотели выяснить, что происходит на молекулярном уровне в ДК, когда они больше не подвергаются воздействию IFN-I. Дальнейший анализ показал, что клеточный метаболизм ДК у животных без микробиома является дисфункциональным, что делает их неспособными инициировать иммунный ответ. Клеткам фактически не хватает энергии, необходимой для ответа на патогенные микроорганизмы. Это говорит о том, что микробиом имеет решающее значение для функционирования ДК.
Другие исследования показали, что микробиом влияет на эффективность ингибиторов контрольных точек при иммунотерапии рака.
Авторы другого исследования заявили, что раннее введение в рацион младенца твердой пищи приводит к изменению микробиома.
