Исследование дает представление о том, как тысячи бактерий и других микроорганизмов, обитающих в кишечнике, влияют на здоровье. Микробы составляют микробиом кишечника, разнообразную развивающуюся экосистему, которая помогает пищеварению и помогает обучать иммунные клетки, защищающие от инфекции. Все больше данных свидетельствует о том, что изменения в составе микробиома могут способствовать развитию заболеваний, от рака до хронических воспалительных заболеваний, таких как рассеянный склероз.
Однако задействованные механизмы были плохо изучены.
«Эти результаты впечатляют, потому что они помогают объяснить, как факторы окружающей среды, такие как диета, могут влиять на восприимчивость к аутовоспалительным заболеваниям», — сказал автор исследования Тирумала-Деви Каннеганти, доктор философии.D., член Св.
Джуд Отделение иммунологии. «Хотя множество доказательств предполагают, что диета может влиять на болезни человека, задействованный научный механизм оставался загадкой. Наши результаты демонстрируют, что диета может влиять на иммуноопосредованные расстройства, формируя состав микробиома кишечника, который, как показывают наши результаты, играет роль в иммунной регуляции.”
Исследование проводилось на мышах с разрушительным воспалительным заболеванием костей у детей, хроническим рецидивирующим мультифокальным остеомиелитом (CRMO).
Мыши несут мутацию в гене Pstpip2, которая приводит к остеомиелиту в раннем возрасте.
Исследователи показали, что изменение пищевого состава рациона животных привело к заметному увеличению или уменьшению количества определенных кишечных бактерий. Пораженные бактерии включали Prevotella, которые были причастны к возникновению остеомиелита, артрита, заболеваний пародонта и других воспалительных заболеваний у людей.
Диета, ограничивающая рост Prevotella в кишечнике, также защищала мутантных мышей от развития остеомиелита.
Та же диета была связана со снижением выработки иммунной молекулы бета интерлейкина-1 (ИЛ-1 бета), которая способствует воспалению. Более ранняя работа лаборатории Каннеганти продемонстрировала, что IL-1 бета вызывает остеомиелит у мутантных мышей. В этом исследовании исследователи сообщили, что диетические изменения повлияли на поступление ИЛ-1 бета в иммунные клетки, называемые нейтрофилами.
Чтобы подтвердить связь между кишечным микробиомом и остеомиелитом, исследователи лечили мышей, которых кормили поддерживающей заболевание диетой, коктейлем из антибиотиков широкого спектра действия.
После лечения наблюдалось снижение уровня Prevotella, а также уровня IL-1 бета в кишечнике. Кроме того, у меньшего числа мышей развился остеомиелит.
В серии экспериментов с пробиотиками исследователи продемонстрировали, что трансплантация кишечного микробиома от здоровых мышей защищает мутантных мышей из группы риска от остеомиелита. Пробиотики — это бактерии и другие микроорганизмы с очевидной пользой для здоровья. «Результаты показывают, что пробиотики могут обеспечить более целевой метод подавления выработки ИЛ-1 бета и защиты от аутовоспалительных заболеваний», — сказал первый автор Джон Люкенс, доктор философии.D., а св. Джуд постдокторант.
Исследование также предоставило ключевые подробности о производстве и регуляции ИЛ-1 бета в нейтрофилах, которые являются частью первой линии защиты организма.
Исследователи идентифицировали два фермента, способных преобразовывать иммунную молекулу из ее неактивной формы в провоспалительный IL-1 бета. Ферменты — каспазы 1 и 8. Удаление обоих ферментов привело к резкому снижению уровня ИЛ-1 бета у восприимчивых мышей и защитило животных от остеомиелита.