Microbiome styrer kondisjonen til immunsystemet vårt

Arbeider sammen med kolleger i Mainz, Bern, Hannover og Bonn, forskere fra Charité - Universitätsmedizin Berlin, Berlin Institute of Health (BIH) og German Rheumatism Research Center Berlin (DRFZ) var i stand til å vise hvordan mikrobiomet bidrar til å gjøre immunsystemet i stand til å reagere på patogener. Hvis fraværende, relevante meklere slippes ikke ut, som resulterer i en mislykket aktivering av metabolske prosesser i visse immunceller. I følge forskernes rapport, som har blitt publisert i Celle , dette etterlater de relevante cellene uten nødvendig drivstoff for å montere en immunrespons.

Bor i miljøgrensesnitt, kroppens epitelvev representerer potensielle gateways for patogener. Disse vevene blir også naturlig kolonisert av et komplekst bakteriesamfunn, virus, sopp og parasitter, og dette er kjent som mikrobiomet. Det er sannsynlig at, i løpet av evolusjonen, permanente interaksjoner med disse mikroorganismer resulterte i utviklingen av robuste signalveier som bidrar til å beskytte kroppen. Et team av forskere ledet av prof. Dr. Andreas Diefenbach, Direktør for Charités institutt for mikrobiologi, Smittsomme sykdommer og immunologi, har studert mikrobiomets rolle i kroppens immunrespons mot skadelige patogener og de resulterende effektene på signalveier.

Tilstedeværelse av en infeksjon utløser kroppens immunrespons. En sentral rolle i denne prosessen spilles av 'konvensjonelle dendritiske celler' (cDC). Disse er en del av kroppens medfødte immunsystem og har en rekke reseptorer for mønstergjenkjenning, som gjør dem i stand til raskt å oppdage invaderende patogener. Cellens første respons innebærer frigjøring av cytokiner, signalproteiner som tiltrekker immunceller til infeksjonsstedet. Samtidig, disse cellene bruker også fagocytose til å sluke og fordøye invasive patogener, hvoretter de presenterer individuelle partikler som antigener på celleoverflaten. Dette, i sin tur, fører til aktivering av T -celler (som er en del av det adaptive immunsystemet) og resulterer i en målrettet immunrespons. I motsetning, når T -celleaktivering utløses av cDC -er som presenterer endogene antigener, dette fører til en defekt og uønsket immunrespons og resulterer i autoimmune sykdommer.

Forskerteamet ledet av prof. Diefenbach fant at cDC -er ikke er i stand til å utløse immunrespons under sterile forhold (dvs. hos bakteriefrie mus). Forskerne konkluderte med at cDC -er må motta informasjon mens cellen er i sin 'basale tilstand' (som er preget av fravær av infeksjon) og at denne informasjonen må komme fra mikrobiomet. Disse mikrobiom-avledede signalene gir gode cDC-er for en fremtidig reaksjon mot patogener.

Vi ønsker å forstå arten av mikrobiomets kontinuerlige effekter på cDC -funksjon. I denne studien, vi kunne vise det, i sin basale tilstand, disse spesialiserte immunceller er utsatt for uavbrutt mikrobiomkontrollert signalering av type I-interferoner (IFN-I). "

Prof. Andreas Diefenbach, som også har et Einstein -professorat i mikrobiologi og leder DRFZs Mucosal Immunology Research Group

Interferoner er cytokiner, dvs. spesielle signalmolekyler som er kjent for å spille en rolle i antiviral aktivitet. "Inntil nå, vi hadde bare visst lite om IFN-I's rolle i basaltilstanden. cDCer, som ikke mottar denne IFN-I-signalen under basaltilstanden, kan ikke oppfylle de fysiologiske funksjonene de utfører som en del av kroppens kamp mot patogener, "forklarer mikrobiologen. Studieresultater antyder at mikrobiomet styrer immunsystemets form. Det utøver denne kontrollen ved å bringe immunsystemet i en tilstand av" beredskap "for å fremskynde responsen på patogener ?.

Forskerne brukte forskjellige dyremodeller for å få innsikt i måten de mikrobiomstyrte IFN-I primerer basal-statlige cDCer for fremtidig kamp. Ved hjelp av sekvenseringsteknologi, forskerne var i stand til å sammenligne epigenomer og transkriptomer av cDC fra bakteriefri dyr med kontrolldyr og dyr som mangler IFN-I-reseptorer. Forskerne ønsket å vite hva som skjer på molekylært nivå i cDC-er når de ikke lenger blir utsatt for IFN-I. Beskriver forskernes observasjoner, studiens første forfatter, Laura Schaupp, sier:"Interessant, da vi så på cDC fra bakteriefrie dyr og de uten IFN-I-signalering, vi var i stand til å observere lave ekspresjonsnivåer blant gener som er involvert i mitokondriell respiratorisk kjede. "Charité-forskeren legger til:" Ytterligere analyser avslørte at den cellulære metabolismen av cDC fra bakteriefri dyr er dysfunksjonell, gjør dem ute av stand til å starte en immunrespons. Cellene mangler effektivt drivstoffet som trengs for å reagere på patogener. "Dette antyder at mikrobiomet er av avgjørende betydning for funksjonen til cDCer. Det ser ut til å være avgjørende for cDCs evne til å montere en effektiv respons på bakterielle eller virusinfeksjoner, inkludert svar formidlet av T -celler. ??

Forskernes funn kan bidra til utviklingen av nye terapeutiske tilnærminger. Mange autoimmune sykdommer, slik som systemisk lupus erythematosus, er forårsaket av en økt produksjon av IFN-I. Andre studier har vist at mikrobiomet påvirker effektiviteten av kontrollpunktshemmere ved kreftimmunoterapier. "Disse fenomenene vil fortsatt være av stor interesse for oss, "sier prof. Diefenbach." For eksempel, er det mulig å endre sammensetningen av mikrobiomet på en slik måte at det reduserer tilgjengeligheten av IFN-I, og dermed påvirke autoimmune sykdommer positivt? Eller kan det være mulig å forbedre responsen på kreftimmunoterapier ved å ha en positiv innflytelse på den underliggende IFN-I-produksjonen? "Forskerteamet planlegger nå å gjennomføre ytterligere studier som vil utforske disse spørsmålene.

• Rotavirus -vaksinasjon fører til en nedgang i sykehusinnleggelser og dødsfall av barn
• Barn er immunforberedt på SARS-CoV-2