Сообщество полезных бактерий, которые живут в нашем кишечнике (кишечный микробиом), играет важную роль в развитии и функционировании иммунной системы. Появилось больше доказательств того, что некоторые пробиотики могут помочь облегчить симптомы таких кишечных расстройств, как болезнь Крона.
Изучая взаимосвязь между генетическими факторами риска появления болезни Крона и бактериями, населяющими кишечник, исследователи из Калифорнийского технологического института открыли новую вероятную причину этого заболевания у некоторых пациентов, и эта информация может привести к прогрессу в пробиотической терапии БК и индивидуальному подходу к каждому больному.
Ранее ученые обнаружили, что у пациентов с болезнью Крона часто имеют место быть изменения в геноме и кишечном микробиоме. Кишечный микробиом — это совокупность разнообразных бактерий, населяющих наш кишечник. Ученые обнаружили более 200 генов, которые могут играть определенную роль в предрасположенности человека к болезни Крона. На протяжении многих лет исследователи считали, что эти гены отвечают за активацию иммунного ответа при обнаружении патогенных бактерий; если же гены повреждены, вредные микроорганизмы выживают и начинают размножаться, что в итоге может привести к БК.
Хоть мы и не сомневаемся в том, что определенные гены отвечают за ликвидацию патогенов в нашем организме, в данном исследовании нам был интересен следующий момент: могут ли некоторые из генов, играющих важную роль в выявлении болезнетворных бактерий, также участвовать в определении полезных бактерий, способных поддерживать здоровое состояние иммунной системы? Как правило, сигналы от этих полезных синантропных микроорганизмов способствуют подавлению воспаления в кишечнике. Тем не менее, изменения в геноме, приводящие к ухудшению восприятия и ответа на патогены, также способствуют снижению реакции и на полезные бактерии. Так что это своего рода новый виток в развитии существующей догмы.
Hiutung Chu, первый автор исследования, ученый в области биологии и биологической инженерии в Калифорнийском технологическом институте
Для того, чтобы понять это, Hiutung Chu и ее коллеги из лаборатории Sarkis Mazmanian, Luis B. и Nelly Soux придумали несколько экспериментов, чтобы изучить, как генетические мутации могут прерывать иммунные ответы Bacteroides fragilis, известной полезной бактерии. Исследователи проверили свою новую теорию, применив Bacteroides fragilis для лечения мышей, у которые версии двух известных генов ATG16L1 и NOD2, играющих определенную роль в риске возникновения болезни Крона, были пассивны.
Ученые обнаружили, что в случае бездействия даже одного из этих двух генов, организмы мышей были неспособны развить иммунные клетки, именуемые Т-клетками, в ответ на Bacteroides fragilis, и что даже после терапии Bacteroides fragilis симптомы болезни Крона у ATG16L1-дефицитных мышей оставались в активной форме.
Hiutung Chu и Sarkis Mazmanian взяли образцы крови здоровых людей и людей с болезнью Крона.
Мы видим, что иммунокомплементные клетки некоторых пациентов отреагировали на Bacteroides fragilis, в то время как от иммунных клеток других пациентов не было вообще никакого ответа. Вследствие того, что клетки в полученной крови уже были генотипированы, мы смогли сопоставить наши результаты с генотипами пациентов: иммунокомплементные клетки людей, имеющих исправный ген ATG16L1, отлично реагирует на лечение Bacteroides fragilis, а клетки пациентов с измененным вариантом гена показали отсутствие ответа на Bacteroides fragilis.
Hiutung Chu, первый автор исследования, ученый в области биологии и биологической инженерии в Калифорнийском технологическом институте
ATG16L1 и NOD2 — важные гены, без которых невозможна правильная работа иммунной системы.
Результаты исследования свидетельствуют о том, что дефектные версии ATG16L1 и NOD2 могут привести к болезни Крона двумя различными способами: будучи не в состоянии оказать помощь в уничтожении патогенных микроорганизмов и предотвращая полезные иммунные сигналы, вызываемые, как правило, полезными бактериями.
В кишечном микробиоме человека существуют специфические бактерии, которые активируются благодаря ATG16L1 и NOD2, в результате чего возникает реакция в отношении патогенов.
Это исследование демонстрирует важную связь между геномом и микробиомом, и полученная информация может в один прекрасный день быть использована для улучшения использования пробиотиков в терапии болезни Крона. К примеру, в нашем предыдущем исследовании мы предложили использовать Bacteroides fragilis в качестве пробиотиков для лечения некоторых кишечных заболеваний. Мы предполагали, что есть определенные группы населения, которым лечение Bacteroides fragilis не помогло бы, в связи с наличием у них генетической предрасположенности. В настоящее время мы стремимся узнать, какие пациенты могли бы лучше всего отреагировать на лечение Bacteroides fragilis. Наши эксперименты на мышах показывают, что, в теории, мы могли бы разработать клинические испытания, с помощью которых мы сможем дифференцировать пациентов с болезнью Крона, которым терапия Bacteroides fragilis может помочь надолго забыть о своем заболевании.
Sarkis Mazmanian, профессор микробиологии
