Mikrobióm riadi kondíciu nášho imunitného systému

Spolupráca s kolegami v Mainzi, Bern, Hannover a Bonn, vedci z Charité - Universitätsmedizin Berlin, Berlínsky inštitút zdravia (BIH) a Nemecké centrum pre výskum reumatizmu v Berlíne (DRFZ) dokázali ukázať, ako mikrobióm pomáha tomu, aby bol imunitný systém schopný reagovať na patogény. Ak chýba, relevantní mediátori nie sú uvoľnení, čo má za následok neschopnosť aktivovať metabolické procesy v určitých imunitných bunkách. Podľa správy vedcov ktorý bol uverejnený v Bunka , to ponechá príslušné bunky bez potrebného paliva na vyvolanie imunitnej reakcie.

Sídli v environmentálnych rozhraniach, epiteliálne tkanivá tela predstavujú potenciálne brány pre patogény. Tieto tkanivá sú tiež prirodzene kolonizované komplexným spoločenstvom baktérií, vírusy, huby a parazity, a toto je známe ako mikrobióm. Je pravdepodobné, že, v priebehu evolúcie, trvalé interakcie s týmito mikroorganizmami viedli k vývoju robustných signálnych dráh, ktoré pomáhajú chrániť telo. Tím vedcov pod vedením prof. Dr. Andreasa Diefenbacha, Riaditeľ Mikrobiologického ústavu Charité, Infekčné choroby a imunológia, skúmali úlohu mikrobiómu v imunitnej reakcii tela proti škodlivým patogénom a výsledné účinky na signálne dráhy.

Prítomnosť infekcie vyvoláva imunitnú odpoveď tela. Kľúčovú úlohu v tomto procese zohrávajú „konvenčné dendritické bunky“ (cDC). Tieto sú súčasťou vrodeného imunitného systému tela a nesú celý rad receptorov na rozpoznávanie vzorov, ktoré im umožňujú rýchlo odhaliť invázne patogény. Počiatočná odpoveď buniek zahŕňa uvoľnenie cytokínov, signálne proteíny, ktoré priťahujú imunitné bunky na miesto infekcie. V rovnakom čase, tieto bunky tiež používajú fagocytózu na pohltenie a strávenie invazívnych patogénov, potom prezentujú jednotlivé častice ako antigény na svojom bunkovom povrchu. Toto, zasa vedie k aktivácii T buniek (ktoré sú súčasťou adaptívneho imunitného systému) a má za následok cielenú imunitnú odpoveď. Naproti tomu keď je aktivácia T buniek spustená cDC prezentujúcimi endogénne antigény, to vedie k chybnej a nežiaducej imunitnej reakcii a má za následok autoimunitné ochorenia.

Tím vedcov vedený prof. Diefenbachom zistil, že cDC nie sú schopné spustiť imunitné reakcie v sterilných podmienkach (tj. u myší bez zárodkov). Vedci dospeli k záveru, že cDC musia prijímať informácie, kým je bunka v „bazálnom stave“ (ktorý je charakterizovaný absenciou infekcie) a že tieto informácie musia pochádzať z mikrobiómu. Tieto signály odvodené z mikrobiómu pripravujú cDC pre budúcu reakciu proti patogénom.

Chceme porozumieť povahe kontinuálnych účinkov mikrobiómu na funkciu cDC. V tejto štúdii, dokázali sme, že v základnom stave, tieto špeciálne imunitné bunky podliehajú nepretržitej mikrobiómom riadenej signalizácii interferónov typu I (IFN-I). “

Prof. Andreas Diefenbach, ktorý je tiež Einsteinovým profesorom v mikrobiológii a vedie výskumnú skupinu mukóznej imunológie DRFZ

Interferóny sú cytokíny, tj. špeciálne signálne molekuly, o ktorých je známe, že hrajú úlohu v antivírusovej aktivite. "Do teraz, o úlohe IFN-I v bazálnom stave sme vedeli len málo. cDC, ktoré počas bazálneho stavu neprijímajú túto signalizáciu IFN-I, nemôžu plniť fyziologické funkcie, ktoré vykonávajú v rámci boja tela proti patogénom, "vysvetľuje mikrobiológ. Výsledky štúdie naznačujú, že mikrobióm riadi fyzickú kondíciu nášho imunitného systému. Vykonáva túto kontrolu tým, že uvádza imunitný systém do stavu 'pripravenosti', aby urýchlil svoju reakciu na patogény ?.

Vedci použili rôzne zvieracie modely, aby získali prehľad o spôsobe, akým mikrobiómom riadená IFN-I pripravuje cDC v bazálnom stave pre budúci boj. Použitím technológie sekvenovania, vedci boli schopní porovnať epigenomy a transkriptómy cDC z bezmikrobných zvierat s kontrolnými zvieratami a zvieratami s nedostatkom receptorov IFN-I. Vedci chceli vedieť, čo sa deje na molekulárnej úrovni v cDC, keď už nie sú vystavení IFN-I. Opis pozorovaní vedcov, prvý autor štúdie, Laura Schaupp, hovorí:„Je zaujímavé, keď sme sa pozreli na cDC od zvierat bez zárodkov a zvierat bez signalizácie IFN-I, boli sme schopní pozorovať nízke hladiny expresie medzi génmi zapojenými do mitochondriálneho respiračného reťazca. “Výskumný pracovník Charité dodáva:„ Ďalšie analýzy odhalili, že bunkový metabolizmus cDCs zo zvierat bez zárodkov je nefunkčný, znemožňujú im začať imunitnú odpoveď. Bunkám účinne chýba palivo potrebné na reakciu na patogény. "To naznačuje, že mikrobióm má zásadný význam pre fungovanie cDC. Zdá sa to nevyhnutné pre schopnosť cDC vytvárať účinnú odpoveď na bakteriálne alebo vírusové infekcie," vrátane reakcií sprostredkovaných T bunkami. ??

Zistenia vedcov môžu prispieť k vývoju nových terapeutických prístupov. Mnoho autoimunitných chorôb, ako je systémový lupus erythematosus, sú spôsobené zvýšenou produkciou IFN-I. Ďalšie štúdie ukázali, že mikrobióm ovplyvňuje účinnosť inhibítorov kontrolných bodov pri imunoterapii rakoviny. „Tieto javy nás budú naďalej veľmi zaujímať, "hovorí profesor Diefenbach." Napríklad je možné zmeniť zloženie mikrobiómu takým spôsobom, aby sa znížila dostupnosť IFN-I, čím má pozitívny vplyv na autoimunitné choroby? Alebo by bolo možné zlepšiť reakcie na imunoterapie rakoviny pozitívnym vplyvom na základnú produkciu IFN-I? "Tím vedcov teraz plánuje vykonať ďalšie štúdie, ktoré tieto otázky preskúmajú.

• Očkovanie proti rotavírusom vedie k zníženiu počtu hospitalizácií a úmrtí detí
• Deti sú imunitne pripravené na SARS-CoV-2