За последние несколько десятилетий медицинское сообщество наблюдало интригующий феномен: заболевания, связанные с иммунной системой — диабет 1 типа, а также другие аутоиммунные заболевания, аллергии и т. Д. — распространились в странах с процветающей современной экономикой. , при этом почти не оставив след в развивающемся мире. Одной из наиболее обоснованных теорий, объясняющих эту особую картину общественного здравоохранения, была гипотеза гигиены.
Теория основана на предпосылке, что воздействие патогенов в раннем возрасте на самом деле полезно для образования и развития иммунной системы человека.«Воздействие бактерий может играть ключевую роль в иммунной системе, и мы могли бы понять, какова эта роль, изучая микробиом человека», — говорит Александар Костич, научный сотрудник лаборатории Рамника Ксавьера из Института Броуда.
Массачусетского технологического института и Гарварда.Работа является продуктом обширного сотрудничества с участием исследователей из Университета Аалто, Института Броуда, Университета Хельсинки, Института биомедицинских исследований Новартис и других организаций по всему миру, работающих вместе в рамках исследовательской группы DIABIMMUNE. Изучая микробиомы кишечника младенцев из трех разных стран, команда обнаружила доказательства, которые не только подтверждают гипотезу гигиены, но и указывают на взаимодействия между видами бактерий, которые могут, по крайней мере частично, объяснять всплеск иммунных расстройств, наблюдаемый у детей. западные общества.
Тихие микробиомыИсследовательская группа DIABIMMUNE набрала и начала собирать ежемесячные образцы стула у младенцев в каждой из трех стран: Финляндии, Эстонии и Российской Карелии. Наряду с образцами, по которым они могли бы идентифицировать и количественно определить бактерии, составляющие микробиомы кишечника младенцев, они также собрали лабораторные тесты и анкеты по таким темам, как грудное вскармливание, диета, аллергия, инфекции и семейный анамнез.
Они оценили все эти данные, которые были собраны от рождения до трех лет у более чем 200 младенцев, чтобы увидеть, могут ли существовать связи между заболеваемостью и тем, что они обнаружили в микробиоме.Характеризуя микробный состав образцов стула, команда обнаружила резкое различие между микробиомами финских и эстонских младенцев и их русских карельских собратьев: в кишечных микробиомах финских и эстонских младенцев преобладали виды Bacteroides, в то время как у русских карельских младенцев преобладали виды Bacteroides. чрезмерная представленность Bifidobacterium в раннем возрасте и общая большая изменчивость их микробиомов в течение трех лет, в течение которых собирались образцы.
«Мы можем только предполагать, почему существует эта разница в популяциях бактерий; мы могли показать, какие последствия может иметь эта разница в популяциях», — говорит Томми Ватанен, докторант Университета Аалто и Броуд, который был соавтором книги. Клеточное исследование.ЛПС хорошо известен своей способностью запускать иммунную систему.
ЛПС из бактерий E. coli обычно используется для стимуляции иммунных клеток в лабораторных экспериментах. Но, оказывается, не все LPS созданы равными.Когда исследователи изучили передачу сигналов LPS в микробиоме русской Карелии, они увидели знакомую закономерность: LPS E. coli возглавил заряд, вероятно, выполняя свою обычную роль, вызывая иммунный ответ. Однако, когда исследователи изучили передачу сигналов LPS в микробиомах Финляндии и Эстонии, они обнаружили, что LPS из видов Bacteroides управляли насестом.
Более того, они обнаружили, что конкретная форма LPS, обнаруженная в Bacteroides, не активирует иммунную систему и даже подавляет иммуноактивирующий LPS из E. coli и других бактерий, живущих в этих сообществах.«Мы считаем, что кишечная палочка, которая обитает в кишечнике младенцев во всех трех странах, может быть одной из иммунных обучающих бактерий, ответственных за тренировку иммунной системы в раннем возрасте. Но мы обнаружили, что если смешать бактерии Bacteroides с E. coli на самом деле он может подавлять иммуноактивирующие свойства кишечной палочки, и мы подозреваем, что это может иметь последствия для развития иммунной системы », — объясняет Ватанен.«У финских и эстонских младенцев, где доминируют Bacteroides, микробиом кишечника иммунологически очень молчалив», — добавляет Костич и продолжает: «Мы считаем, что в дальнейшем это сделает их более предрасположенными к сильным воспалительным раздражителям».
Исследователи подозревают, что активация иммунной системы ЛПС кишечной палочкой, наблюдаемая у российских карельских младенцев, отражает отношения человека с микробиотой, сложившиеся в ходе эволюции человека. Распространенность и доминирование Bacteroides, напротив, является более недавним явлением, некоторым образом связанным с улучшением санитарии и уровня жизни.Исследователи говорят, что в следующий раз они хотели бы изучить, как и почему Bacteroides стали доминировать в кишечнике младенцев в этих западных странах.
Они также планируют расширить свои исследования, включив в них другие географические регионы, и надеются обнаружить дополнительные механизмы, которые помогут объяснить связь между микробиомом и иммунными заболеваниями.