"Tämä on ensimmäinen tunnettu raportti, joka osoittaa, että monimutkaisessa suolen mikrobiomissa tietyillä mikrobeilla on kyky vaikuttaa luuston normaaliin kasvuun ja kypsymiseen, "sanoi Chad M. Novince, D.D.S., Ph.D., apulaisprofessori lääketieteen ja hammaslääketieteen korkeakouluissa, joka tutkii mikrobiomin vaikutusta osteimunologiaan ja luuston kehitykseen.
Novince-laboratorio keskittyy luuston kehityksen puberteettiseen vaiheeseen, plastisuuden kriittinen ikkuna, joka tukee noin 40%:n kertymistä ihmisen luun huippumassasta. Laboratorion viimeaikainen työ osoitti, että suoliston mikrobiomi lisää immuunivasteita maksa- ja luuympäristössä, mikä heikentää luuston luumassaa. Muut ryhmät ovat osoittaneet SFB:n aktivoivan TH17-solujen immuunivasteen interleukiini-17A:sta (IL-17A) riippuvaisella tavalla. Tutkimuksen tarkoituksena oli yhdistää nämä SFB-välitteisen immuniteetin näkökohdat määrittääkseen, voivatko tietyt suolimikrobit vaikuttaa luuston terveyteen.
Tutkimaan SFB:n ja suoliston mikrobiomin vaikutuksia luuston terveyteen, Novince -laboratorio käytti hiirimallia, jolla oli määritelty mikrobiota. Tätä tutkimusta helpotti MUSC:n Gnotobiotic Animal Core, ohjaaja Caroline Westwater, Ph.D., kirjoittanut ja professori hammaslääketieteen korkeakoulussa. Saatavana ainutlaatuisen eläimen ytimen kautta, bakteerittomat hiiret (ei mikrobiotaa) ja gnotobioottiset hiiret (määritelty mikrobiota) tarjoavat erinomaisen mallin mikrobiomin vaikutuksen luuston kehitykseen tutkimiseksi.
Aina kun ajattelemme luuta, se on aina osteoblastien ja osteoklastien tasapaino; osteoblastit muodostavat luun, ja osteoklastit resorboivat luun. SFB -kolonisaatio aiheutti muutoksen akselin molemmille puolille:osteoklastien aktiivisuus nousi, ja osteoblastitoiminta laski, mikä on haitallista luustolle. "
Chad M.Novince, apulaisprofessori lääketieteen ja hammaslääketieteen korkeakouluissa, MUSKI
Aloittaakseen opintonsa, Novince-laboratorio vertasi bakteerittomia hiiriä SFB-monoassoituneisiin hiiriin. Hiirillä, joilla oli SFB, trabekulaarisen luun tilavuus laski 20% - luutyyppi, jossa luun aineenvaihdunta on nopeaa. Näiden hiirien lisätutkimus osoitti, että SFB-kolonisaatio johti kohonneisiin IL-17A-tasoihin suolistossa ja verenkierrossa, ja parantunut osteoklastipotentiaali.
Seuraava, Novince -laboratorio tutki, voisiko SFB:n esiintyminen monimutkaisessa suoliston mikrobistassa vaikuttaa luuston normaaliin kehitykseen. He vertasivat Taconic-spesifisistä patogeeneistä vapaita hiiriä, joilla oli SFB osana mikrobiomiaan, Taconic-spesifisiin patogeeneistä vapaisiin hiiriin, joista puuttui SFB.
SFB:n läsnäolo monimutkaisessa mikrobiotassa johti trabekulaarisen luun tilavuuden vähenemiseen, joka johtui lisääntyneestä osteoklastiaktiivisuudesta ja vähentyneestä osteoblastiaktiivisuudesta. SFB -kolonisaatio johti tulehdusta edistävään immuunitilaan suolistossa, lisääntynyt määrä myeloidista peräisin olevia suppressorisoluja (MDSC) ja M1-makrofageja suolistoon liittyvissä imusolmukkeissa. Lisäksi, SFB-kolonisaatio lisäsi IL-17A-tasoja suolistossa ja verenkierrossa.
Mielenkiintoista, SFB -läsnäolo monimutkaisessa suoliston mikrobistassa stimuloi myös syvästi maksan immuniteettia. SFB -kolonisaatio lisäsi tulehdusta edistäviä immuunitekijöitä maksassa ja lisäsi TH17 -soluja maksassa tyhjentävissä imusolmukkeissa. Lisäksi, SFB:n läsnäolo johti korkeampiin akuutin vaiheen reagensseihin - immuunitekijöihin, jotka syntyvät maksassa ja erittyvät verenkiertoon. Lipokaliini-2 (LCN2) oli erityisen mielenkiintoinen, koska se on antimikrobinen peptidi, joka vaikuttaa luun aineenvaihduntaan.
SFB-kolonisaatio johti IL-17A:n ja LCN2:n verenkierron lisääntymiseen, jotka molemmat tukevat osteoklastien toimintaa ja estävät osteoblastien toimintaa. Otettu yhdessä, nämä tiedot osoittavat, että SFB:llä on kriittinen rooli immuunivasteen säätelyssä sekä suolistossa että maksassa, jolla on merkittäviä vaikutuksia luustoon ja joka tukee vahvasti sitä, että suoliston mikrobiota-vaikutukset luurankoon välittävät osittain suolisto-maksa-luun akselin .
Lisäksi, SFB:n vaikutuksella luuston terveyteen voi olla merkittäviä kliinisiä vaikutuksia.
"Jos voimme estää kolonisaation tai tuhota tiettyjä mikrobeja, kuten SFB, mikrobiomista, on kliinistä potentiaalia optimoida luumassan kertyminen puberteetin jälkeisen luuston kehityksen aikana, "sanoi Novince.
Tiedetään, että ruokavalio, probiootit ja antibiootit vaikuttavat merkittävästi mikrobiomin koostumukseen, mukaan lukien SFB -kolonisaatio. Suurin osa ihmisen luumassasta kertyy murrosiässä, tai jälkipubescently. Kun ihmiset ikääntyvät, he alkavat vähitellen menettää luumassaa, mikä aiheuttaa heille vaaran murtumille ja osteoporoosille. SFB:n modulointi, ei-invasiivisilla toimenpiteillä, kuten ruokavaliolla tai probiooteilla, voi mahdollistaa luun huippumassan kertymisen tai optimoinnin murrosiässä. Tämä rajoittaisi ikääntymiseen liittyvää alhaisen luumassan ja siihen liittyvien murtumien riskiä.
Yhteenvetona, Novince -ryhmä on osoittanut, että monimutkaisessa mikrobiomissa tietty kommensaalimikro, SFB, on kyky muuttaa kriittisesti tapaa, jolla mikrobiomi on vuorovaikutuksessa isännän immuunijärjestelmän ja luuston kanssa. Tämä immuunivaste, välitetään suolisto-maksa-luun akselin kautta, indusoi osteoklastia ja osteoblastia estävän ympäristön luussa, mikä heikentää luuston normaalia kasvua ja kypsymistä. Maksan immuniteetin voimakas vaikutus edellyttää lisätutkimuksia siitä, miten akuutin vaiheen tuotteet voivat vaikuttaa palautteeseen mikrobiomiin tai lisävaikutuksiin isäntään.