Posebni črevesni mikrobi lahko vplivajo na normalno rast in zorenje okostja

Mikrobi se pogosto obravnavajo kot patogeni, ki povzročajo bolezni, vendar je slika pravzaprav bolj zapletena od omejenega pogleda. Črevesni mikrobiom, ki je zbirka mikroorganizmov, ki kolonizirajo zdravo črevesje, velja za podporni organ, ki lahko uravnava biološke funkcije gostitelja, vključno z zdravjem okostja. Raziskovalci na Medicinski univerzi v Južni Karolini (MUSC), ki študirajo osteoimunologijo, vmesnik skeletnega in imunskega sistema, so preučili vpliv določenega mikroorganizma, segmentirane nitaste bakterije (SFB), o post-pubertetnem razvoju okostja. Njihovi rezultati, objavljeno na spletu 10. januarja v Journal of Bone and Mineral Research Plus , je pokazala, da je SFB povišal odziv specifičnih imunskih celic v črevesju in jetrih. Ta odziv je povzročil povečano aktivnost osteoklastov in zmanjšano aktivnost osteoblastov, kumulativno poslabšanje kopičenja kostne mase.

"To je prvo znano poročilo, ki kaže, da v kompleksnem črevesnem mikrobiomu, specifični mikrobi lahko vplivajo na normalno rast in zorenje okostja, "je dejal Chad M. Novince, D.D.S., Doktor znanosti, docent na visokih šolah za medicino in zobozdravstvo, ki proučuje vpliv mikrobioma na osteoimunologijo in razvoj okostja.

Laboratorij Novince se osredotoča na post-pubertetno fazo razvoja okostja, kritično okno plastičnosti, ki podpira kopičenje približno 40% najvišje kostne mase osebe. Nedavno laboratorijsko delo je pokazalo, da črevesni mikrobiom poveča imunski odziv v jetrnem in kostnem okolju, kar poslabša skeletno kostno maso. Druge skupine so pokazale, da SFB aktivira imunski odziv celic TH17 na način, odvisen od interlevkina-17A (IL-17A). Raziskava, katere namen je povezati te vidike imunosti, posredovane s SFB, ugotavlja, ali imajo lahko posebni črevesni mikrobi vpliv na zdravje okostja.

Za preučevanje učinkov SFB in črevesnega mikrobioma na zdravje okostja, laboratorij Novince je uporabil model miši z definirano mikrobioto. To raziskavo je olajšalo Gnotobiotično živalsko jedro MUSC, ki ga vodi Caroline Westwater, Doktor znanosti, soavtor in profesor na Visoki šoli za zobozdravstvo. Na voljo prek edinstvenega živalskega jedra, miši brez mikrobov (brez mikrobiote) in gnotobiotične miši (definirana mikrobiota) so odličen model za preučevanje prispevkov mikrobioma k razvoju okostja.

Kadar koli pomislimo na kost, vedno je ravnovesje osteoblastov in osteoklastov; osteoblasti tvorijo kost, in osteoklasti resorbirajo kost. Kolonizacija SFB je povzročila premik na obeh straneh osi:aktivnost osteoklastov se je povečala, in aktivnost osteoblastov se je zmanjšala, kar je škodljivo za okostje. "

Čad M. Novince, docent na visokih šolah za medicino in zobozdravstvo, MUSC

Za začetek študija, laboratorij Novince je primerjal miši brez kalčkov z mišmi, ki so bile povezane s SFB. Miši, ki so imele SFB, so pokazale 20% zmanjšanje volumna trabekularne kosti - vrste kosti, ki je podvržena visoki stopnji presnove kosti. Nadaljnji pregled teh miši je pokazal, da je kolonizacija SFB povzročila povečane ravni IL-17A v črevesju in obtoku, in povečan osteoklastni potencial.

Naslednji, laboratorij Novince je preučil, ali bi prisotnost SFB v kompleksni črevesni mikrobioti lahko vplivala na normalen razvoj okostja. Primerjali so miši brez specifičnih patogenov Taconic, ki so imele SFB kot del svojega mikrobioma, z mišmi brez specifičnih patogenov Taconic, ki jim je primanjkovalo SFB.

Prisotnost SFB v kompleksni mikrobioti je povzročila zmanjšanje volumna trabekularne kosti, kar je pripisano povečani aktivnosti osteoklastov in zmanjšani aktivnosti osteoblastov. Kolonizacija SFB je privedla do vnetnega imunskega stanja v črevesju, s povečanim številom zaviralnih celic, pridobljenih iz mieloidov (MDSC), in makrofagov M1 v bezgavkah, povezanih s črevesjem. Poleg tega, Kolonizacija SFB je povečala ravni IL-17A v črevesju in obtoku.

Zanimivo je, prisotnost SFB v kompleksni črevesni mikrobioti je tudi močno spodbudila jetrno imunost. Kolonizacija SFB je povečala provnetne imunske dejavnike v jetrih in povečala TH17 celice v jetrih, ki odvajajo bezgavke. Poleg tega prisotnost SFB je povzročila višjo raven reaktantov akutne faze - imunskih dejavnikov, ki nastajajo v jetrih in se izločajo v obtok. Lipokalin-2 (LCN2) je bil še posebej zanimiv, ker je protimikrobni peptid, ki vpliva na presnovo kosti.

Kolonizacija SFB je povzročila povečano koncentracijo IL-17A in LCN2 v obtoku, oba dejavnika, ki podpirata aktivnost osteoklastov in zavirajo aktivnost osteoblastov. Skupaj, ti podatki kažejo, da ima SFB ključno vlogo pri uravnavanju imunskega odziva tako v črevesju kot v jetrih, kar ima pomembne učinke na okostje in zagotavlja močno podporo, da se delovanje črevesne mikrobiote na okostju delno posreduje z osjo črevesje-jetra-kost .

Poleg tega, Prispevek SFB k zdravju okostja ima lahko pomembne klinične posledice.

"Če lahko preprečimo kolonizacijo ali iz mikrobioma izčrpamo določene mikrobe, kot je SFB, obstaja klinični potencial za optimizacijo kopičenja kostne mase med post-pubertetnim razvojem okostja, "je rekel Novince.

Znano je, da prehrana probiotiki in antibiotiki pomembno vplivajo na sestavo mikrobioma, vključno s kolonizacijo SFB. Večina človeške kostne mase se nabere v adolescenci, ali postpubescentno. Ko se ljudje starajo, počasi začnejo izgubljati kostno maso, zaradi česar obstaja nevarnost zlomov in osteoporoze. Modulacija SFB, z neinvazivnimi posegi, kot so diete ali probiotiki, bi lahko omogočilo kopičenje ali optimizacijo največjega kopičenja kostne mase v adolescenci. To bi omejilo tveganje za staranje, povezano z nizko kostno maso in z njo povezanimi zlomi.

V povzetku, Novincenova skupina je pokazala, da v kompleksnem mikrobiomu poseben komenzalni mikrob, SFB, ima sposobnost, da kritično spremeni način interakcije mikrobioma z imunskim sistemom gostitelja in okostjem. Ta imunski odziv, posredovano skozi os črevesje-jetra-kost, inducira pro-osteoklastno in anti-osteoblastno okolje v kosti, kar ovira normalno rast in zorenje okostja. Močan prispevek jetrne imunosti upravičuje nadaljnjo preiskavo o tem, kako imajo lahko produkti akutne faze povratni učinek na mikrobiom ali dodatne učinke na gostitelja.

• Več kot 60 organizacij, ki bodo spregovorile ob vrnitvi vrha NASH Boston
• Ljudje, ki jedo veliko vlaknin,