Кишечник ссавців теплий, вологий і неймовірно багатий поживними речовинами - середовище, яке ідеально підходить для зростання бактерій. Спільноти «хороших бактерій» у кишечнику, зазвичай звані мікробіомом, є життєво важливими партнерами для організму, допомагаючи перетравлювати клітковину, екстрагувати поживні речовини і запобігати різним захворюванням.
Ми всі знайомі з імунними реакціями і хворобами, які виникають через погані або патогенні бактерії, що потрапляють в організм. Таким чином, якщо імунна система розвивається, щоб відображати мікроби, то як ссавці підтримують гармонійні відносини з корисними бактеріями в кишечнику?
Тепер нове дослідження показує, як конкретний вид корисних бактерій використовує імунну відповідь організму, щоб зручно існувати в кишечнику.
Робота виконана в лабораторії Саркіса Мазманяна, Луїса Б. і Неллі Сукса. Документ, що описує дослідження, був опублікований в журналі Science.
Дослідники вирішили вивчити мікроб під назвою Bacterioides fragilis. Його особливий вид рясно зустрічається в товстій кишці багатьох ссавців, включаючи людей, і раніше була показана його роль для захисту мишей від деяких запальних і неврологічних розладів, таких як запальне захворювання кишечника і розсіяний склероз. Цікаво, що, хоча існує безліч штамів B. fragilis, але здорові люди утворюють довгостроковий моногамний зв'язок тільки з одним штамом.
«Дослідження, проведені в інших лабораторіях, показали, що більшість людей несуть такий же штам B. fragilis протягом усього свого життя», - говорить Дональдсон. «Ми хотіли зрозуміти на молекулярному рівні, як ці бактерії здатні колонізувати кишечник стабільним, довгостроковим чином».
По-перше, дослідники прагнули вивчити симбіотичні відносини B. fragilis з кишечником, фізично дивлячись на місця, де живуть бактерії. Використовуючи електронно-мікроскопічну візуалізацію на зразках кишківника миші, команда змогла побачити, що B. fragilis об'єднуються в агрегати глибоко всередині товстого шару с^, вистилаючого кишечник, розташований поблизу епітеліальних клітин. Вчені припустили, що ця просторова ніша необхідна для того, щоб один вид влаштувався і створив стійку опору.
Потім команда спробувала визначити, які механізми дозволяють B. fragilis колонізувати таку задню всередині кишечника. Вони виявили, що кожна бактерія B. fragilis укладена в товсту капсулу з вуглеводів. Капсула, як правило, пов'язана з хвороботворними мікроорганізмами (поганими бактеріями), що намагаються сховатися від розпізнавання і атаки імунної системи організму. Мутантні бактерії, які не мають цієї капсули, не можуть збиратися і не мешкають у шарі слизової оболонки. Таким чином, дослідники припустили, що капсульні вуглеводи необхідні для штамів B. fragilis, щоб монополізувати свою нішу в кишечнику.
Оскільки відомо, що бактеріальні капсули пов'язані з імунною відповіддю у патогенних бактерій, дослідники припустили, що також може бути імунна відповідь на капсулу B. fragilis. Дійсно, вони виявили, що антитіла, імунні білки, які захоплюють і маркують специфічні бактерії або віруси для інших імунних клітин, які поглинаються і руйнуються, зв'язуються з капсулою B. fragilis в кишечнику. Один конкретний вид антитіл, імуноглобулін A або IgA, виявлений у всій кишці - насправді, це найбільш поширений тип антитіл у людей, але його специфічні функції були загадковими.
Як правило, відповідь на антитіло означає неминучу смерть патогенним бактеріям. Але цікаво, що IgA не робить негативного впливу на більшість бактерій, які зазвичай живуть в кишечнику. У випадку B. fragilis дослідники виявили, що це фактично допомогло бактеріям прилипати до епітеліальних клітин. Крім того, у мишей, у яких був відсутній IgA, бактерія виявилася менш успішною при колонізації поверхні кишечника і підтримці довгострокової стабільності.
Команда вважає, що ця відповідь IgA на капсулу B. fragilis допомагає прив'язати бактерії до епітеліальної поверхні, що дає їм перевагу.
«Дивно, що імунна відповідь дійсно допомагає корисним бактеріям процвітати, що, в свою чергу, допомагає і господарю процвітати», - кажуть дослідники. "Вивчення імунології в основному було пов'язане з патогенними бактеріями, але є трильйони бактерій в кишечнику, і в більшості випадків ніхто з них не робить вас хворими. Наше дослідження показує, що існує активне імунне розпізнавання цих бактерій, але це допомагає, а не заважає ім.Це говорить нам про те, що імунна система - це більше, ніж просто система захисту, а антитіла - не просто зброя ".
У майбутній роботі дослідники планують вивчити, як виникає реакція антитіл до кишківника і чому він допомагає B. fragilis, в той час як інші антитіла пошкоджують бактерії. Зрештою, ця робота може бути використана для поліпшення колонізації іншими корисними бактеріями, як з використанням пробіотиків.