Tarmmikrobiom spiller en rolle i immunsystemregulering,

studie finner Forskere har lenge visst at bakterier i tarmene, også kjent som mikrobiomet, utføre en rekke nyttige funksjoner for vertene sine, som å bryte ned kostfiber i fordøyelsesprosessen og lage vitamin K og B7.

Likevel avslører en ny studie en annen nyttig rolle mikrobiomet spiller. Et team av forskere fra Brown University fant at i mus, tarmmikrobiomet regulerer vertens immunsystem - slik at snarere enn vertens forsvarssystem angriper disse nyttige bakteriene, bakteriene kan eksistere fredelig sammen med immunsystemet.

Hva er trikset for mikrobiomets arbeid med immunsystemet? Vitamin A - bakteriene modererer aktive vitamin A -nivåer i tarmen, beskytter mikrobiomet mot en overaktiv immunrespons.

Denne innsikten kan vise seg å være viktig for å forstå og behandle autoimmune og inflammatoriske sykdommer, sa Shipra Vaishnava, en assisterende professor i molekylær mikrobiologi og immunologi ved Brown.

"Mange av disse sykdommene tilskrives økt immunrespons eller immunaktivering, men vi har funnet en ny måte at bakterier i tarmen kan dempe immunresponsen, "Vaishnava sa." Denne forskningen kan være kritisk for å bestemme behandlinger ved autoimmune sykdommer som Crohns sykdom eller andre inflammatoriske tarmsykdommer, så vel som vitamin A -mangel. "

Studien ble publisert tirsdag, 18. desember kl. i journalen Immunitet .

Mikrobiomer av mus og menn

Tarmmikrobiomet er et økosystem som består av 100 billioner bakterier som har utviklet seg til å leve under tarmens spesielle forhold, Sa Vaishnava. De aller fleste av disse bakteriene skader ikke vertene sine, men er nyttig i stedet. Et sunt mikrobiom, akkurat som en sunn skog, har mange arter som eksisterer sammen og kan avverge fiendtlige inntrengere-for eksempel sykdomsfremkallende bakterier eller invasive arter.

Både hos mennesker og mus, phyla Firmicutes og Bacteroidetes utgjør størstedelen av tarmmikrobielt samfunn. For å spille sin rolle i å regulere vertenes immunsystem, bakteriene i mikrobiomet finjusterer nivåene av et protein som er ansvarlig for omdannelsen av vitamin A til dets aktive form i vertenes mage-tarmkanal, fant forskerne.

Vaishnavas team fant at Firmicutes -bakterier, spesielt medlemmer av klassen Clostridia, redusere ekspresjonen av et protein i cellene som strekker tarmene. Proteinet, retinol dehydrogenase 7 (Rdh7) omdanner diett vitamin A til sin aktive form, retinsyre, Sa Vaishnava. Clostridia -bakteriene, felles for både mus og menn, også fremme økt vitamin A -lagring i leveren, laget fant.

Vaishnava forventer at funnene kan generaliseres til samspillet mellom det menneskelige mikrobiomet og vertene deres også.

Mus genetisk konstruert for ikke å ha Rdh7 i tarmcellene har mindre retinsyre i tarmvevet, som forskerne forventet. Nærmere bestemt, tarmen til de konstruerte musene hadde færre immunceller som lager IL-22, et viktig mobilsignal som koordinerer den antimikrobielle responsen mot tarmbakterier. Andre komponenter i immunsystemet som celler med immunglobulin A og to typer T-celler var de samme som i standardmus, antyder at Rdh7 bare er avgjørende for regulering av antimikrobiell respons, Sa Vaishnava.

Forskerne vet ikke nøyaktig hvordan Rdh7 undertrykkes, men Clostridia -bakterier er kjent for å produsere kortkjedede fettsyrer som endrer vertsuttrykk. Som et neste trinn i forskningen, teamet vil studere hvordan bakterier regulerer Rdh7 -uttrykk, inkludert å undersøke ulike kortkjedede fettsyrer, Sa Vaishnava.

I tillegg, teamet vil utføre forskning for å forstå hvorfor Rdh7 -undertrykkelse er kritisk. De jobber med å genetisk konstruere mus for alltid å uttrykke Rdh7 i tarmcellene. Vaishnava ønsker å se hvordan dette påvirker musemikrobiomet og om det fører til betennelse eller autoimmune sykdomslignende tilstander for musene. De vil også undersøke virkningene av økt lagring av vitamin A i leveren på grunn av bakterieregulering Rdh7, Sa Vaishnava.

Hjelper menneskers helse

Forskerne sier at forståelse av hvordan bakterier regulerer immunsystemets respons kan være viktig for å låse opp nøklene til lidelser som Crohns sykdom.

Data fra kliniske studier har vist at betennelse i tarmen er et resultat av forstyrrede interaksjoner mellom en vert og deres tarmmikrobiom, Sa Vaishnava.

"Vitamin A's rolle i betennelse er kontekstavhengig og er veldig vanskelig å plage fra hverandre, "Vaishnava sa." En endring i vitamin A -status og metabolske gener av vitamin A faller sammen med inflammatoriske tarmsykdommer, men vi vet ikke om dette fremmer betennelse eller ikke. Vi håper at ved å legge til vårt funn - at bakterier kan regulere hvordan vitamin A metaboliseres i tarmen eller lagres - kan det bidra til å avklare hvorfor feltet ser det det ser. "

Disse funnene kan også gi ledetråder om viktigheten av mikrobiomet for å håndtere vitamin A -mangel, et problem som er spesielt utbredt i Afrika og Sørøst -Asia.

Vitamin A -mangel rammer omtrent en tredjedel av barn under fem år, ifølge Verdens helseorganisasjon (WHO). Vitamin A -mangel svekker immunsystemet og øker risikoen for smittsomme sykdommer. WHO har gitt barn i risikogruppe vitamin A-tilskudd de siste 25 årene, men det har ikke vært så vellykket som håpet, ifølge Vaishnava. Denne studien viser at bakterier er en stor del av vitamin A -absorpsjon og lagring, og kanskje må barn ha den riktige kombinasjonen av bakterier i tarmen for at vitamin A -tilskuddene skal være mest effektive, la hun til.

"Både kostholdet vårt og bakteriene i tarmen er kritisk knyttet til regulering av hvordan immuncellene våre oppfører seg, "Vaishnava sa." Å finne ut hva disse koblingene er på molekylært nivå er viktig for å finne ut hvordan vi kan bruke enten diett eller bakterier, eller begge sammen, å ha en terapeutisk effekt ved inflammatoriske eller smittsomme sykdommer. "

• Endring i genomet til kaukasiere kan forklare høyere frekvenser av spiserørskreft
• Underernæring hos barn med Crohns sykdom knyttet til økt risiko for kirurgiske komplikasjoner