Взаимоотношения нашего тела с бактериями сложны. В то время как инфекционные бактерии могут вызывать болезни, наш кишечник также объединяется с «хорошими» бактериями, которые помогают питаться и помогают нам оставаться здоровыми. Но даже «хорошие» могут иметь плохие последствия, если эти бактерии попадают в ткани и органы, где они не должны находиться.

Теперь исследование, опубликованное в журнале Nature, раскрывает понимание того, как организм поддерживает этот баланс. Исследования на мышах показывают, что ранний период жизни — критический момент, когда иммунная система учится распознавать кишечные бактерии и устанавливает наблюдение, которое держит их под контролем. По словам авторов исследования, дефекты в этих механизмах могут помочь объяснить, почему иммунная система иногда атакует полезные бактерии не в том месте, вызывая хроническое воспаление , ответственное за воспалительное заболевание кишечника .

«С момента нашего рождения наша иммунная система настроена так, что она может научиться как можно больше, чтобы отличать хорошее от плохого», — говорит Мэтью Беттини, доктор философии, доцент кафедры патологии Университета Калифорнии. Здоровье и соавтор-корреспондент с иммунологом Института Слоана Кеттеринга Гретхен Дил, доктором философии. «Наши исследования ясно показывают, что есть окно, в котором микробиота кишечника имеет доступ к процессу иммунного образования. Это открывает возможности для разработки терапевтических средств, которые могут влиять на траекторию иммунной системы в этот ранний момент времени».

Установка границ

Стремясь понять, как организм поддерживает здоровые отношения с бактериями, Беттини, Диль и его коллеги обнаружили способы, которыми резидентная микробиота кишечника формирует развивающуюся иммунную систему. Они обнаружили, что специализированные иммунные клетки захватывают части бактерий и переносят их на большие расстояния, от кишечника до вилочковой железы. Вилочковая железа, расположенная в груди, над сердцем, — это железа, отвечающая за «обучение» иммунных Т-клеток. Доставка груза побуждает тимус производить Т-клетки, нацеленные на микробиоту. Затем Т-клетки выходят из тимуса, чтобы контролировать лимфатические узлы , кишечник и другие участки, чтобы держать бактерии под контролем.

Ученые определили эти шаги, засевая кишечник мышей определенным типом бактерий. В ответ вилочковая железа вырабатывала Т-клетки, которые специфически распознавали эти бактерии. Однако ученый не знал, как это произошло.

Обнаружение ДНК бактерий в тимусе и лимфатических узлах было первым признаком миграции микробиоты в эти места. Чтобы проследить свой путь, исследователи использовали специально сконструированных мышей, клетки которых после воздействия лазера светились красным светом. В течение двух дней после фотоактивации клетки красного кишечника в конечном итоге попали в тимус, лимфатические узлы и селезенку.

Эти процессы были устойчивыми в течение первых недель жизни, но значительно ослабли к тому времени, когда мыши достигли взрослого возраста.

«Наше исследование ставит под сомнение предыдущие предположения о том, что потенциальные патогены не влияют на иммунные клетки , развивающиеся в тимусе», — объясняет Беттини. «Вместо этого мы видим, что есть окно возможностей для тимуса поучиться у этих бактерий. Даже несмотря на то, что эти события, которые формируют, какие Т-клетки присутствуют, происходят в раннем возрасте, они могут иметь большее влияние в более позднем возрасте».

Плохое воспитание

Это мнение стало очевидным после открытия, что Т-клетки, запрограммированные нацеливание на полезные бактерии, могут служить двойной защитой от близкородственных «плохих» бактерий. Вероятность выживания смертельной дозы сальмонеллы в более позднем возрасте у мышей, зараженных кишечной палочкой в ​​молодом возрасте, была более чем в шесть раз выше. Результаты показывают, что формирование иммунитета к микробиоте также способствует защите от вредных бактерий, с которыми организм еще не сталкивался.

По словам Беттини, изучение этих ранних связей между организмом и микробиотой демонстрирует, насколько важно с самого начала активизировать иммунную систему. «Это раннее образование иммунных Т-клеток абсолютно необходимо для быстрого развития широкого репертуара клеток для защиты нас».

«Мы считаем, что наши результаты могут быть распространены на области исследований, в которых было обнаружено, что определенные бактерии являются защитными или патогенными для других состояний, таких как диабет 1 и 2 типа», — говорит Беттини. «Теперь мы задаемся вопросом, будет ли это окно воздействия бактерий и развития Т-лимфоцитов также иметь значение в инициировании этих заболеваний?»