Микробиом контролирует иммунную систему

Микробиом контролирует работоспособность иммунной системы
                Индуцированные микробиотой интерфероны типа I контролируют функциональность дендритных клеток. Предоставлено: Schaupp/Charité.

Работая вместе с коллегами в Майнце, Берне, Ганновере и Бонне, исследователи из Charité — Universitätsmedizin Berlin, Берлинского института здоровья (BIH) и Немецкого исследовательского центра по ревматизму в Берлине (DRFZ) смогли показать, как микробиом помогает визуализировать иммунная система способна реагировать на патогенные микроорганизмы. Если сигналы, полученные из микробиома, отсутствуют, соответствующие медиаторы не высвобождаются, что приводит к неспособности активировать метаболические процессы в определенных иммунных клетках. Согласно отчету исследователей, который был опубликован в Cell, это оставляет соответствующие клетки без необходимого топлива для создания иммунного ответа.
                                                                                       

Находясь в границах окружающей среды, 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 этими микроорганизмами привели к развитию надежных сигнальных путей, которые защищают организм. Группа исследователей во главе с профессором, доктором Андреасом Дифенбахом, директором Института микробиологии, инфекционных заболеваний и иммунологии им. Шарите, изучала роль микробиома в иммунном ответе организма на вредные патогенные микроорганизмы и его последствия для сигнальных путей.

Наличие инфекции вызывает иммунный ответ организма. Ключевую роль в этом процессе играют обычные дендритные клетки (CDC). Они образуют часть врожденной иммунной системы организма и несут целый ряд рецепторов распознавания образов, которые позволяют им быстро обнаруживать вторгающиеся патогены. Первоначальный ответ клеток включает высвобождение цитокинов, сигнальных белков, которые привлекают иммунные клетки к месту инфекции. 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 приводит к целенаправленному иммунному ответу. Напротив, когда активация Т-клеток запускается CDC, представляющими эндогенные антигены, это приводит к дефектному и нежелательному иммунному ответу и приводит к аутоиммунным заболеваниям.

Команда исследователей во главе с профессором Дифенбахом обнаружила, что CDC не способны вызывать иммунные ответы в стерильных условиях (то есть у мышей без микробов). Исследователи пришли к выводу, что CDC 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 CDC для будущего ответа против патогенов.

«Мы хотим понять природу непрерывного воздействия микробиома на функцию CDC», — говорит профессор Дифенбах. «В этом исследовании мы смогли показать, что в своем базальном состоянии эти специальные иммунные клетки подвергаются непрерывной контролируемой микробиомам передаче сигналов интерферонов типа I (IFN-I)».

Интерфероны — это цитокины, специальные сигнальные молекулы, которые, как известно, играют роль в противовирусной активности. «До сих пор мы знали очень мало о роли IFN-I в базальном состоянии. CDC, которые не получают эту передачу сигналов IFN-I во время базального состояния, не могут выполнять физиологические функции, которые они выполняют как часть борьбы организма с патогенами. «говорит микробиолог. 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.

Исследователи использовали различные модели животных, чтобы понять, каким образом контролируемый микробиомами IFN-I вводит CDC в базальное состояние для будущего боя. Используя технологию секвенирования, исследователи смогли сравнить эпигеномы и транскриптомы CDC у животных без микробов с контрольными животными и животными с дефицитом рецепторов IFN-I. Исследователи хотели знать, что происходит на молекулярном уровне в CDC, когда они больше не подвергаются воздействию IFN-I.

Описывая наблюдения исследователей, первая автор исследования, Лаура Шаупп, говорит: «Интересно, что когда мы смотрели на CDC от животных без микробов и без сигналов IFN-I, мы смогли наблюдать низкие уровни экспрессии среди гены, участвующие в дыхательной цепи митохондрий. Дальнейший анализ показал, что клеточный метаболизм CDC у животных, не содержащих микробов, является дисфункциональным, что делает их неспособными инициировать иммунный ответ. Клеткам фактически не хватает топлива, необходимого для ответа на патогены «. Это говорит о том, что микробиом имеет решающее значение для функционирования CDC. По-видимому, для способности CDC обеспечивать эффективный ответ на бактериальные или вирусные инфекции, включая ответы, опосредованные Т-клетками.

Spread the love