Человеческий микробиом, состоящий из триллионов микроорганизмов (бактерий, вирусов и других различных «жуков»), обитающих в наших телах, стал областью растущего интереса для медицинского сообщества, поскольку исследователи начали исследовать роль, которую он играет. в здоровье и болезни человека. Хотя большинство ошибок в нашем микробиоме безвредны и даже полезны, изменения в микробиоме (и во взаимодействиях микробных видов с их человеческими хозяевами) были связаны с различными болезненными состояниями, включая диабет и воспалительное заболевание кишечника (ВЗК).
Чтобы изучить возможную связь между изменениями в микробиоме и диабетом 1 типа, группа под руководством Рамника Ксавьера, члена Института широкого профиля и руководителя отдела гастроэнтерологии MGH, наблюдала за 33 младенцами (из гораздо большей когорты финских и эстонских детей. ) которые были генетически предрасположены к СД1. С рождения до 3 лет команда регулярно анализировала образцы стула субъектов, собирая данные о составе их кишечного микробиома.
В горстке людей, у которых за этот период развился СД1, команда наблюдала 25% -ное снижение разнообразия сообществ (другими словами, количества различных видов, присутствующих в микробиоме) за год до начала заболевания. Они также отметили, что этот сдвиг населения включал уменьшение количества бактерий, которые, как известно, помогают регулировать здоровье кишечника, а также увеличение потенциально вредных бактерий, которые, как известно, способствуют воспалению.
Полученные данные являются еще одним свидетельством ранее выявленной связи между воспалением кишечника и диабетом 1 типа.
«Из предыдущих исследований на людях мы знаем, что изменения бактериального состава кишечника коррелируют с ранним развитием диабета 1 типа, и что взаимодействие между бактериальными сетями может быть фактором, способствующим тому, почему у некоторых людей, подверженных риску заболевания, развивается диабет 1 типа, а у других не надо ", — сказала Джессика Данн, директор Discovery Research в JDRF, которая финансировала исследование. «Это первое исследование, показывающее, как конкретные изменения в микробиоме влияют на прогрессирование симптоматического СД1."
Предыдущие исследования показали, что перенос микробиоты от мышей, которые были предрасположены к аутоиммунному диабету (мышиный эквивалент T1D), к мышам, которые не были предрасположены, увеличивало распространенность аутоиммунного диабета у мышей, у которых иначе было бы маловероятно развитие болезни.
Исследования на людях также показали связь между СД1 и бактериальным составом кишечника. Однако эти исследования были ретроспективными, то есть они проводились после того, как у пациентов развилось заболевание, что затрудняло доказательство причинно-следственной связи.
«Это исследование уникально, потому что мы взяли группу детей с высоким риском развития диабета 1 типа, а затем проследили, какие изменения в микробиоме склоняют чашу весов в сторону прогрессирования болезни», — сказал Ксавьер.
Александар Костич, научный сотрудник лаборатории Ксавьера и первый автор исследования, согласился с этим, назвав исследование «убедительным доказательством, указывающим на прямую роль микробиома в диабете 1 типа."
Поскольку в исследовании также участвовали младенцы, у которых в конечном итоге не развился диабет 1 типа, исследователи также смогли получить представление о нормальном развитии микробиома в младенчестве. Они обнаружили, что, хотя виды бактерий, присутствующих в микробиоме кишечника, сильно различаются между людьми, состав микробиома в целом остается стабильным у человека с течением времени.
Более того, используя метаболомный анализ (рассматривая метаболиты — крошечные молекулы, образующиеся во время метаболизма — в образцах стула испытуемых), исследователи также смогли увидеть, что, хотя виды бактерий у разных людей различались, биологические функции, выполняемые разными видами в микробиоме оставалась неизменной с течением времени, и от человека к человеку.
"Будь то бактериальное сообщество очень маленьким, как в раннем младенчестве, или если оно больше, чем позже в жизни, сообщество всегда выполняет одни и те же основные функции, независимо от его состава.
Независимо от того, какие виды присутствуют, они кодируют одни и те же основные метаболические пути, что указывает на то, что они выполняют одну и ту же работу ", — сказал Костич.
Выявление закономерностей в развитии микробиома у здоровых людей и у тех, кто приближается к началу СД1, в конечном итоге может иметь диагностическое или терапевтическое значение. Что касается диагностики, понимание того, как меняется микробиом до начала заболевания, может в конечном итоге помочь клиницистам выявить ранние микробные особенности СД1.
Что касается терапии, Ксавьер, который также является заведующим кафедрой медицины Курта Иссельбахера в Гарвардской медицинской школе и содиректором Центра информатики микробиома и терапии Массачусетского технологического института, говорит, что зная, какие виды отсутствуют, а какие процветают в желудочно-кишечном тракте Дети с СД1 могут помочь замедлить прогрессирование заболевания после начала, раскрывая способы манипулирования микробиомом и, в свою очередь, иммунорегуляции, индуцированной микробиомом.
Следующим шагом, по его словам, является расширение пула образцов, чтобы определить, какие факторы окружающей среды и микробиома могут сделать финнов, которые имеют исключительно высокий риск СД1, более предрасположенными к заболеванию, чем другие группы населения. Это включает в себя пересмотр гипотезы гигиены, согласно которой отсутствие контакта с микробиотой и другими потенциально инфекционными агентами в детстве может препятствовать развитию иммунной системы и повышать восприимчивость к иммунологическим нарушениям.
Исследователи также изучают метагеномные данные, собранные в ходе исследования, чтобы определить, на какие биологические пути действует микробиота или какие метаболиты они могут продуцировать, что может способствовать развитию болезни.
Исследование финансировалось JDRF и поддерживалось Седьмой рамочной программой Европейского союза и Центром передового опыта в области молекулярных систем, иммунологии и физиологических исследований Академии Финляндии.
Другие исследователи, работавшие над исследованием, включают: Дирк Геверс, Хели Сильяндер, Томми Ватанен, Туулия Хиотилайнен, Ану-Маария Хамалайнен, Александр Пит, Валло Тиллманн, Пайви Похо, Исмо Маттила, Харри Лахдесмаки, Эрик А. Франзоса, Оути Ваарала, Маркус де Гоффау, Герми Хармсен, Йорма Илонен, Суви М. Виртанен, Клэри Клиш, Матей Ореšic, Кертис Хаттенхауэр и исследовательская группа DIABIMMUNE под руководством Микаэля Книпа.