Изучите карты кишечных бактерий и взаимодействия иммунных клеток

В новом исследовании исследователи проанализировали образцы толстой кишки человека, чтобы наметить взаимодействия между популяциями кишечных бактерий и иммунной системой.

Человеческие тела состоят из сложного набора клеток, которые образуют различные типы тканей и обеспечивают важную линию защиты от потенциальных факторов, вызывающих заболевания, таких как вирусы и «вредные» бактерии.

Основным защитным механизмом, которым обладает человеческий организм, является иммунная система, которая задействует различные типы узкоспециализированных иммунных клеток для поддержания систем организма в чистоте и в хорошей форме, защищая их от вредных микробов.

Все же наши тела также богаты бактериальными популяциями. По мнению некоторых исследователей, мы можем разместить до 38 триллионов бактерий в любой момент времени. В большинстве случаев эти бактерии помогают поддерживать наше самочувствие.

Одна из самых богатых бактериями сред в организме человека – кишечник. Недавние исследования показали, что кишечные бактерии могут играть чрезвычайно сложную роль в регулировании множества процессов во всем человеческом организме, причем специалисты даже ссылаются на ось кишки и мозг.

Почему «механизм», столь чувствительный, как иммунная система человека, позволил этим микроорганизмам поселиться в наших кишках? И как кишечные бактерии взаимодействуют с иммунными клетками?

Вот некоторые вопросы, на которые недавно стремились ответить сотрудники института Wellcome Sanger в Хинкстоне, Великобритания.

Изучите карты кишечных бактерий и взаимодействия иммунных клеток

«Микробиом очень важен для здоровья»

«Толстая кишка, как барьерная ткань, представляет собой уникальную иммунную среду, в которой иммунные клетки проявляют толерантность к разнообразному сообществу микробов, которые в совокупности известны как микробиом».

Поэтому напишите старшему автору, доктору философских наук Саре Тейхманн и ее коллегам в их новой исследовательской работе, которая представлена ​​в журнале Nature Immunology.

«Микробиом имеет решающее значение для многих аспектов здоровья, а дисбаланс комменсалов и патогенных [болезнетворных] микробов связан со многими болезненными состояниями», – пишут авторы исследования.

По этим причинам, объясняют они, важно получить как можно более подробное понимание взаимодействий между кишечными бактериями и иммунной системой.

Данное исследование является частью инициативы «Атлас человеческих клеток», цель которой – предоставить исчерпывающую справочную карту всех клеток человеческого организма.

«[Исследование] дает новое понимание взаимосвязи между иммунными клетками и микробиомом в здоровой ткани толстой кишки, и, позволяя нам оттачивать клетки в определенных областях, оно станет критическим ориентиром для дальнейшей работы над болезнями, которые влияют на конкретные области толстой кишки », – утверждает старший автор исследования.

В рамках этой инициативы настоящее исследование было сосредоточено на картировании взаимодействий между кишечными бактериями и иммунными клетками путем изучения посмертных образцов здоровых кишечных клеток человека от доноров органов.

Используя образцы различных сегментов толстой кишки человека, исследователи изучили бактериальные популяции, присутствующие в каждом сегменте, и иммунные клетки, которые разделяли эту среду.

«Первая углубленная карта»

В итоге команда проанализировала активированные гены более чем 41 000 иммунных клеток. Это позволило им точно определить гены, которые стали активированными в различных типах иммунных клеток, присутствующих в каждом из сегментов толстой кишки.

Кроме того, исследователи смогли выяснить, какие конкретные бактериальные популяции присутствовали в каждой из этих частей толстой кишки человека, что позволило по-новому взглянуть на то, как бактерии и иммунные клетки взаимодействуют в кишечнике.

Они обнаружили, что были разные популяции иммунных Т-клеток в разных сегментах толстой кишки.

Таким образом, если в области слепой кишки толстой кишки, где начинается толстая кишка, клетки T helper 17 были наиболее многочисленными, то в сигмовидной кишке – части толстой кишки, ближайшей к прямой кишке, было множество клеток T helper 1.

Это наблюдение, отмечают исследователи, подтверждает предыдущие результаты исследований на мышах.

Различия в распределении иммунных клеток в толстой кишке также соответствуют различиям в распределении бактериальных популяций.

Одним из таких примеров является бактерии Bacteroides , которые более распространены в сигмовидной кишке, в непосредственной близости от клеток T helper 1.

Исследователи объясняют, что существующие исследования на животных показали, что некоторые бактероиды могут быть непосредственно ответственны за пролиферацию этого конкретного набора Т-хелперных клеток, высвобождая количество полисахаридов.

«Наш уникальный подход позволил нам создать первую углубленную карту иммунных клеток и соседних с ними бактерий в толстой кишке здорового человека и показал, что, к удивлению, в кишечнике существуют отчетливые иммунные ниши с различными состояниями активации клеток в разных областях.»

– Первый автор Кайли Джеймс, доктор философии.

Почему организм “терпит” кишечные бактерии

Но что на самом деле показывают эти результаты? По мнению авторов исследования, иммунные клетки, обнаруженные в толстой кишке, являются регуляторными иммунными клетками, роль которых заключается в уменьшении интенсивности иммунного ответа.

Новое исследование поддерживает предыдущие исследования на мышах, предполагая, что эти регуляторные иммунные Т-клетки первоначально мигрировали из лимфатических узлов – которые играют решающую роль в направлении иммунного ответа – к толстой кишке.

Исследователи утверждают, что этот шаг и само присутствие регуляторных иммунных клеток в толстой кишке могут объяснить, почему бактерии могут существовать в кишечнике без того, чтобы иммунная система автоматически их отвергала.

«В нас столько же бактерий, сколько в клетках человека, и между людьми и их микробиомом существует симбиотическая связь», – говорит соавтор исследования Тревор Лоули, доктор философии.

«Раскрывая разнообразие микробиома в определенных местах толстой кишки и взаимодействие с иммунными клетками, мы можем начать понимать биологию, стоящую за этим, и информировать о будущих исследованиях кишечных бактерий, специфичных для конкретного сайта», – продолжает он.