Долгое время учёные не могли понять, почему при воспалительной болезни кишечника патогенные бактерии не только выживают, но и получают преимущество над полезными симбионтами. Такая болезнь начинается, когда иммунитет вдруг приступает к охоте на полезные бактерии, населяющие кишечник. Обычно у таких бактерий с нашим иммунитетом заключён «пакт о ненападении», но бывает, что в иммунной системе что-то идёт не так. В результате у человека появляются боли в животе, желудочные колики, расстройства пищеварения и т. п. Казалось бы, иммунитет в этом случае должен косить всех — и полезных, и вредных. Однако же вредные бактерии при таком воспалении получают преимущество и весьма неплохо себя чувствуют.

Исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе (США) обнаружили, что позволяет вредным кишечным бактериям выживать во время иммунных беспорядков. Оказалось, что бактерии семейства Enterobacteriaceae используют нитраты, образующиеся как побочный продукт при воспалении. Причём некоторые бактерии (например, вредные штаммы кишечной палочки Escherichia coli) даже специально усугубляют воспалительные процессы.

Как пишут исследователи в журнале Science, бактерии используют оксид азота так же, как люди употребляют кислород, — для дыхания, для получения энергии из питательных веществ. Воспаление сопровождается выбросом радикалов оксида азота, которые предназначены для уничтожения бактерий. Но радикалы — соединения крайне неустойчивые, и они довольно быстро превращаются в стабильные нитраты. Вредоносные бактерии используют эти нитраты для своих нужд, и чем больше нитратов, тем вольготнее бактериям.

Обычные, полезные бактерии получают энергию с помощью брожения, которое не требует кислорода или его заместителей. Однако такой путь получения энергии менее выгоден, чем кислородный, и бактерии, его использующие, растут медленно. Патогенные бактерии могут применять оба способа, и потому они попросту перерастают культуру полезных симбионтов. Иммунитет бьёт и по тем и по другим, но полезные бактерии не успевают восстановить численность из-за своей медлительности, а болезнетворные начинают расти быстрее благодаря тому же воспалению.

При лечении воспалительной болезни кишечника перед врачами стоит двойная задача: и иммунитет унять, и не позволить кишечным патогенам разгуляться. Возможно, новые данные подскажут исследователям, как подавить рост таких бактерий и сделать так, чтобы они не могли использовать воспаление себе на пользу.

Источник: Компьюлента

Кишечные бактерии необходимы нам, чтобы отразить вирусную атаку, даже если вирус проник не через кишечник, а через дыхательные пути. Без кишечной микрофлоры наш иммунитет намного слабее реагирует на вирусную инфекцию.

Кишечные бактерии помогают нам расщеплять и усваивать пищу, а от самочувствия кишечной микрофлоры в целом зависит состояние иммунитета. Эта зависимость проявляется не только в том, что бактерии держат иммунитет в тонусе, и, когда появляются патогенные бактерии, организм может встретить их во всеоружии. Исследователи из Университета Пенсильвании (США) пришли к выводу, что дружественные микробы поддерживают антивирусный иммунитет. О результатах своей работы учёные сообщают в журнале Immunity. Сигналы, которые кишечная микрофлора посылает иммунной системе, влияют на развитие иммунных клеток и повышает их чувствительность к вирусной инфекции. Предыдущие исследования показали, что изменения в видовом составе желудочно-кишечных бактерий могут привести к диабету, ожирению, онкологическим заболеваниям, аллергии. На этот раз исследователи пошли по тому же пути, сократив с помощью антибиотиков численность бактерий в кишечнике мышей и заразив животных вирусом гриппа. При этом оказалось, во-первых, что организм начинает позже реагировать на инфекцию, а во-вторых, что мыши с обеднённой кишечной микрофлорой чаще умирали. Когда учёные проанализировали активность иммунных генов в макрофагах мышей, лишившихся кишечных бактерий, выяснилось, что у них как раз подавлена активность генов, ответственных за антивирусный иммунитет. Кроме того, такие макрофаги слабо реагировали на интерферон — специальный белок, который вырабатывается при инфекции и служит сигналом тревоги для иммунной системы. В результате вирус получал возможность беспрепятственно размножаться. Чрезвычайно любопытными тут являются два момента. Во-первых, вирус гриппа заражал мышей через дыхательные пути, то есть влияние бактерий на иммунитет не ограничивалось исключительно пищеварительным трактом. Во-вторых, бактерии поддерживали иммунную оборону против вирусов, которые от самих бактерий довольно сильно отличаются. Как именно, с помощью каких химических сигналов бактерии помогают нам воевать против вирусов, пока неясно, однако несомненно, что помощь кишечной микрофлоры в этом деле абсолютно необходима.

Источник: Компьюлента

Клетки слизистой оболочки толстого кишечника живут за счёт бутирата, который им поставляют бактерии кишечной микрофлоры. При отсутствии бактерий клетки кишечного эпителия начинают голодать и поедать самих себя.

То, что кишечная микрофлора чрезвычайно полезна человеческому организму и влияет не только на процессы пищеварения, но и на иммунитет, гормональный баланс и пр., давно стало общим местом. Но детали и конкретные механизмы работы микрофлоры во многом остаются неясными. Группа американских учёных из Университета Северной Каролины попыталась выяснить, каким способом кишечные бактерии делают нас здоровыми и счастливыми. Прежние исследования однозначно увязывали работу бактериальной микрофлоры с метаболизмом: мыши, лишённые кишечных симбионтов, отличались завидной прожорливостью и съедали по меньшей мере на 10% больше корма, чтобы поддерживать нормальную массу тела. Скотт Балтмен и его коллеги присмотрелись к этому феномену повнимательнее, попытавшись обнаружить метаболические изменения в первую очередь в толстой кишке, поскольку здесь микрофлора самая обильная и богатая. Учёным удалось выяснить, что клетки слизистой оболочки толстого кишечника, колоноциты, буквально живут за счёт бутирата, который поставляют им кишечные бактерии: у них масляная кислота является одним из промежуточных продуктов собственного энергетического цикла. Глюкозу же, которую используют прочие клетки организма, колоноциты отвергают. Если мышь лишить кишечной микрофлоры, клетки слизистой кишечника начинают испытывать энергетический голод, у них снижается количество важных ферментов, обеспечивающих обмен веществ для самой клетки, и падает уровень главной энергетической молекулы АТФ. В конечном счёте в колоноцитах запускаются процессы аутофагии, когда клетки начинают поедать собственные «части тела», чтобы не умереть с голоду. Если таким клеткам дать бутират, они возвращаются в нормальное состояние. Очевидно, что клетки, переставшие кормиться за счёт бактерий, неэффективно осуществляют процессы всасывания. И животное без микрофлоры вынуждено есть больше, чтобы, во-первых, уравновесить «неправильную» работу кишечника, а во-вторых — обеспечить достаточным количеством энергии сам кишечник и предотвратить его саморазрушение. Результаты работы исследователей опубликованы в журнале Cell Metabolism. С учётом этих данных можно создать диеты, которые будут обеспечивать клетки слизистой толстого кишечника предпочтительным топливом. Такое питание снизит риски возникновения онкологических и воспалительных процессов, связанных с деградацией колоноцитов.

Источник: Компьюлента

Незрелые Т-лимфоциты направляются на курсы повышения квалификации в кишечник, где учатся распознавать дружелюбную микрофлору и не атаковать её без надобности.

Необходимое свойство иммунитета — его способность отличать своих от чужих. Между тем в нашем кишечнике живёт великое множество бактерий, атаковать которые никак нельзя, хотя формально они относятся к классу врагов. Как именно клетки иммунной системы обучаются распознавать кишечную микрофлору? К примеру, считается, что недуги вроде язвенного колита и болезни Крона возникают из-за того, что иммунитет вдруг начинает нападать на собственную кишечную микрофлору человека. Загадкой в данном случае является то, что распознавать своих иммунные клетки учатся в тимусе. Незрелые Т-лимфоциты синтезируют великое множество мембранных рецепторов, которые позволяют им узнавать самые разные поверхностные белки-антигены. В тимусе Т-лифоцитам предъявляются специфичные антигены, которые сидят на поверхности собственных клеток организма. Т-лимфоциты, узнающие своих, либо уничтожаются, либо становятся Т-регуляторами. Функция регуляторов в том, чтобы подавлять аутоиммунный ответ, не давая иммунитету «поедать» своего же хозяина. Но при этом никаких представителей кишечной микрофлоры в тимусе нет и в помине. Как же тогда иммунитет учится узнавать кишечные бактерии? Исследователи из Вашингтонского университета в Сент-Луисе (США) опубликовали в журнале Nature статью, в которой утверждают, что открыли ещё одну обучающую базу для иммунных клеток. Уже появлялись предположения, что предшественники Т-лимфоцитов могут дозревать где-то ещё, помимо тимуса, но сейчас впервые было получено строгое экспериментальное подтверждение. Учёные обнаружили, что рецепторы на поверхности Т-регуляторов, обитающих в желудочно-кишечном тракте мышей, отличаются от рецепторов их «коллег» из других тканей того же организма. Было решено проверить, не является ли это следствием контакта незрелых Т-лимфоцитов с микробными обитателями кишечника. Гены, которые кодировали эти рецепторы, были пересажены в клетки костного мозга (где берут начало иммунные клетки). Операция проводилась над мышами, которые были генетически лишены способности создавать какие-либо собственные Т-клетки. Костный мозг таких животных с двумя пересаженными генами начинал производить предшественников Т-клеток, но созреть им не удавалось. Если же мышей, из клеток которых взяли эти гены, и тех, которым эти гены пересадили, держали вместе, то у мышей-доноров появлялись такие же Т-регуляторы. Это происходило из-за того, что у животных «обобществлялась» кишечная микрофлора, бактерии от первых попадали в организм вторых. Иными словами, бактерии обучали незрелые Т-клетки не атаковать их, и происходило это в кишечнике. Как именно контактируют незрелые Т-клеток и кишечная микрофлора, пока неизвестно, но учёные не сомневаются, что причиной многих кишечных болезней может быть именно нарушение процесса натаскивания иммунных клеток в кишечнике. Если научиться искусственно «разъяснять» иммунным клеткам, что есть бактериальные антигены, то можно будет предотвращать нежелательные иммунные атаки на кишечных симбионтов. Подготовлено по материалам Nature News.

Источник: Компьюлента