Исследователи из Джона Хопкинса показали, что это уменьшение разнообразия кишечных бактерий, измеренное в образцах фекалий, произошло быстро — в течение шести дней после воздействия на мышей аэрозольной смеси M. tuberculosis, бактерий ТБ. По их словам, это быстрое изменение разнообразия предполагает, что иммунная система атакует кишечные бактерии, уменьшая общее разнообразие, заставляя одни бактерии перерастать другие в кишечнике.Согласно отчету о работе, опубликованному в выпуске онлайн-журнала PLOS One от 12 мая, открытие также было воспроизведено с использованием другого штамма микроба туберкулеза.
Руководитель исследования Кэтрин Уингли, доктор философии. студент, работающий в Центре исследований туберкулеза Джона Хопкинса, говорит, что это открытие важно, потому что оно может привести к улучшению диагностики туберкулеза, болезни, которая поражает одну треть населения мира и в 2010 году стала причиной 1,4 миллиона смертей.«Тот факт, что популяции бактерий в кишечнике меняются, означает, что мы можем начать использовать это наблюдение для диагностики туберкулеза», — говорит Уингли. «Диагностика туберкулеза в настоящее время является сложной задачей, но простой анализ образца стула, который обнаруживает изменения в разнообразии кишечных бактерий после заражения туберкулезом в легких, может улучшить диагностику».Открытие также добавляет к растущим свидетельствам того, что различные части иммунной системы, обнаруженные в слизистых оболочках по всему телу, взаимодействуют как «глобальный» орган, а не работают как отдельные отдельные участки иммунной функции. Слизистые оболочки — это влажные оболочки участков тела, подверженных воздействию окружающей среды, таких как ноздри, рот, легкие, гениталии и кишечник.
Эти мембраны образуют защитный барьер от инфекции и содержат клетки иммунной системы.По словам Уингли, кишечные микробы имеют сложную связь с иммунной системой.
Например, у людей с артритом, диабетом 2 типа, астмой и некоторыми другими заболеваниями наблюдаются определенные изменения в популяциях фекальных бактерий по сравнению со здоровыми людьми, объясняет она. «Тем не менее, было очень мало исследований, посвященных изменениям кишечных бактерий в ответ на инфекцию ТБ, особенно у людей, чье бактериальное разнообразие кишечника еще не было искусственно затронуто антибиотиками», — говорит она.Чтобы изучить влияние туберкулезной инфекции на кишечные бактерии, исследователи заразили мышей M. tuberculosis с помощью аэрозольной машины, которая поместила бактерии в их легкие. Затем исследователи изучали различные популяции бактерий в кишечнике, пока мыши не умерли.
Они сравнили образцы, собранные после заражения, с образцами кишечных бактерий, взятыми до заражения, чтобы выявить изменения в популяциях. Исследователи использовали генетические и статистические методы, чтобы определить количество присутствующих видов и их численность. Инфекция ТБ вызвала уменьшение разнообразия бактерий в кишечнике всех мышей после заражения с последующим восстановлением разнообразия до самой смерти или за одну неделю до смерти.Например, относительная численность различных видов бактерий, принадлежащих к двум семействам — группам более высокого уровня, которые содержат различные виды — называемых Lachnospiraceae и Ruminococcaceae, была выше до заражения туберкулезом; они также были выше у неинфицированных мышей.
Другие изменения в популяциях различных видов кишечных бактерий также способствовали уменьшению разнообразия, поскольку одни бактерии становятся более распространенными, а популяция других сокращается.«Поскольку бактерии туберкулеза обычно не обнаруживались в кишечнике мышей, которые мы изучали, мы считаем, что изменения в общем бактериальном разнообразии не вызваны их присутствием там», — говорит Уингли. «Вместо этого, поскольку период времени, когда было минимальное разнообразие среди бактериальных популяций, совпало с наиболее активным иммунным ответом, мы считаем, что именно иммунная система слизистой оболочки вызвала сдвиг в разнообразии».
По словам Уингли, очень мало известно о влиянии определенных кишечных микроорганизмов на человека. Поэтому обнаружение значительной потери разнообразия кишечных бактерий с туберкулезной инфекцией является важным шагом в понимании некоторых событий, которые происходят во время этого заболевания, а также роли иммунной системы слизистых оболочек, говорит она.
«Мы часто думаем, что каждая часть иммунной системы слизистой оболочки, например, легкие и кишечник, должна быть отделена», — отмечает Уингли. «Однако тот факт, что аэрозольная инфекция вызывает такие быстрые изменения в кишечнике, предполагает, что различные части слизистой оболочки по всему телу фактически функционируют как единый орган».