„Tai pirmoji žinoma ataskaita, rodanti, kad sudėtingame žarnyno mikrobiome, specifiniai mikrobai gali paveikti normalų skeleto augimą ir brendimą, “, - sakė Chadas M. Novince, D.D.S., Daktaras, medicinos ir dantų medicinos kolegijų docentas, kuris tiria mikrobiomo įtaką osteimunologijai ir skeleto vystymuisi.
„Novince“ laboratorija daugiausia dėmesio skiria skeleto vystymosi laikotarpiui po brendimo, kritinis plastiškumo langas, palaikantis maždaug 40% didžiausio žmogaus kaulų masės kaupimosi. Naujausias laboratorijos darbas parodė, kad žarnyno mikrobiomas padidina imuninį atsaką kepenyse ir kaulų aplinkoje, dėl ko sutrinka skeleto kaulų masė. Kitos grupės parodė, kad SFB aktyvina TH17 ląstelių imuninį atsaką priklausomu nuo interleukino-17A (IL-17A) būdu. Tyrimu, kurio tikslas buvo susieti šiuos SFB sukelto imuniteto aspektus, nustatoma, ar specifiniai žarnyno mikrobai gali paveikti skeleto sveikatą.
Norėdami ištirti SFB ir žarnyno mikrobiomo poveikį skeleto sveikatai, Novince laboratorijoje buvo naudojamas pelės modelis su apibrėžta mikrobiota. Šį tyrimą palengvino MUSC Gnotobiotic Animal Core, režisavo Caroline Westwater, Daktaras, Dantų medicinos kolegijos bendraautorius ir profesorius. Galima įsigyti per unikalią gyvūnų šerdį, pelės be mikrobų (be mikrobiotos) ir gnotobiotinės pelės (apibrėžta mikrobiota) yra puikus modelis tiriant mikrobiomo indėlį į skeleto vystymąsi.
Kai galvojame apie kaulus, tai visada osteoblastų ir osteoklastų pusiausvyra; osteoblastai sudaro kaulą, o osteoklastai rezorbuoja kaulą. SFB kolonizacija sukėlė abiejų ašies pusių poslinkį:padidėjo osteoklastų aktyvumas, sumažėjo osteoblastų aktyvumas, o tai kenkia skeletui “.
Čadas M. Novince, docentas medicinos ir dantų medicinos kolegijose, MUSKAS
Norėdami pradėti studijas, Novince laboratorija palygino peles be gemalų ir su SFB monoasocijuotas peles. Pelės, turinčios SFB, 20% sumažino trabekulinio kaulo tūrį - kaulų tipą, kurio kaulų metabolizmas yra didelis. Tolesnis šių pelių tyrimas parodė, kad SFB kolonizacija padidino IL-17A kiekį žarnyne ir kraujotakoje, ir padidėjęs osteoklastų potencialas.
Kitas, Novince laboratorija ištyrė, ar SFB buvimas sudėtingoje žarnyno mikrobiotoje gali turėti įtakos normaliam skeleto vystymuisi. Jie palygino „Taconic“ specifinių patogenų neturinčias peles, kurių mikrobiomas buvo SFB, su „Taconic“ specifinių patogenų neturinčiomis pelėmis, kurioms trūko SFB.
SFB buvimas sudėtingoje mikrobiotoje sumažino trabekulinio kaulo tūrį, kuris buvo susijęs su padidėjusiu osteoklastų aktyvumu ir sumažėjusiu osteoblastų aktyvumu. SFB kolonizacija sukėlė priešuždegiminę imuninę būklę žarnyne, su padidėjusiu mieloidinių slopinančių ląstelių (MDSC) ir M1-makrofagų skaičiumi limfmazgiuose, susijusiuose su žarnynu. Be to, SFB kolonizacija padidino IL-17A kiekį žarnyne ir kraujotakoje.
Įdomu tai, SFB buvimas sudėtingoje žarnyno mikrobiotoje taip pat labai paskatino kepenų imunitetą. SFB kolonizacija padidino priešuždegiminius imuninius veiksnius kepenyse ir padidino TH17 ląsteles kepenyse, nusausinančiuose limfmazgius. Be to, SFB buvimas sukėlė didesnį ūminės fazės reaktorių kiekį - imuninius veiksnius, kurie susidaro kepenyse ir išsiskiria į kraujotaką. Lipokalinas-2 (LCN2) buvo ypač įdomus, nes tai yra antimikrobinis peptidas, turintis įtakos kaulų apykaitai.
Dėl SFB kolonizacijos padidėjo cirkuliuojančių IL-17A ir LCN2 lygių, kurie yra ir osteoklastų veiklą palaikantys, ir osteoblastų aktyvumą slopinantys veiksniai. Kartu paėmus, šie duomenys rodo, kad SFB vaidina lemiamą vaidmenį reguliuojant imuninį atsaką tiek žarnyne, tiek kepenyse, o tai daro didelį poveikį skeletui ir tvirtai palaiko, kad žarnyno mikrobiotos veiksmai skeletui iš dalies yra susiję su žarnyno ir kepenų kaulų ašimi .
Be to, SFB indėlis į skeleto sveikatą gali turėti reikšmingų klinikinių pasekmių.
„Jei galime užkirsti kelią kolonizacijai arba iš mikrobiomos išeikvoti tam tikrus mikrobus, tokius kaip SFB, yra klinikinis potencialas optimizuoti kaulų masės kaupimąsi vystant kaulus po brendimo, “ - sakė Novince.
Yra žinoma, kad dieta, probiotikai ir antibiotikai daro didelę įtaką mikrobiomos sudėčiai, įskaitant SFB kolonizaciją. Dauguma žmogaus kaulų masės kaupiasi paauglystėje, arba po publikacijos. Žmonėms senstant, jie lėtai pradeda prarasti kaulų masę, todėl jiems gresia lūžiai ir osteoporozė. SFB moduliavimas, neinvazinėmis intervencijomis, tokiomis kaip dieta ar probiotikai, galėtų sudaryti ar optimizuoti didžiausią kaulų masės kaupimąsi paauglystėje. Tai sumažintų su senėjimu susijusią mažos kaulų masės ir susijusių lūžių riziką.
Apibendrinant, Novince grupė parodė, kad sudėtingame mikrobiome, specifinis komensinis mikrobas, SFB, turi galimybę kritiškai pakeisti mikrobiomo sąveikos su šeimininko imunine sistema ir skeletu būdą. Šis imuninis atsakas, tarpininkaujant žarnyno, kepenų ir kaulų ašiai, skatina kaulą skatinančią ir osteoklastinę aplinką, kuris sutrikdo normalų skeleto augimą ir brendimą. Didelis kepenų imuniteto indėlis reikalauja tolesnio tyrimo, kaip ūminės fazės produktai gali turėti grįžtamąjį poveikį mikrobiomai ar papildomą poveikį šeimininkui.