Mikrobiom styr vårt immunsystems kondition

Arbetar tillsammans med kollegor i Mainz, Bern, Hannover och Bonn, forskare från Charité - Universitätsmedizin Berlin, Berlin Institute of Health (BIH) och German Rheumatism Research Center Berlin (DRFZ) kunde visa hur mikrobiomet hjälper till att göra immunsystemet kapabelt att reagera på patogener. Om den inte finns, relevanta medlare släpps inte, vilket resulterar i en misslyckande med att aktivera metaboliska processer i vissa immunceller. Enligt forskarnas rapport, som har publicerats i Cell , detta lämnar de relevanta cellerna utan det nödvändiga bränslet för att montera ett immunsvar.

Bor i miljögränssnitt, kroppens epitelvävnader representerar potentiella gateways för patogener. Dessa vävnader koloniseras också naturligt av en komplex grupp av bakterier, virus, svampar och parasiter, och detta är känt som mikrobiomet. Det är troligt att, under evolutionens gång, permanenta interaktioner med dessa mikroorganismer resulterade i utvecklingen av robusta signalvägar som hjälper till att skydda kroppen. Ett team av forskare under ledning av prof. Dr. Andreas Diefenbach, Direktör för Charités institut för mikrobiologi, Infektionssjukdomar och immunologi, har studerat mikrobiomets roll i kroppens immunsvar mot skadliga patogener och de resulterande effekterna på signalvägar.

Närvaron av en infektion utlöser kroppens immunsvar. En nyckelroll i denna process spelas av "konventionella dendritiska celler" (cDC). Dessa utgör en del av kroppens medfödda immunsystem och bär en rad mönsterigenkänningsreceptorer, vilket gör att de snabbt kan upptäcka invaderande patogener. Cellernas första svar innefattar frisättning av cytokiner, signalproteiner som lockar immunceller till infektionsstället. På samma gång, dessa celler använder också fagocytos för att uppsluka och smälta invasiva patogener, varefter de presenterar enskilda partiklar som antigener på deras cellyta. Detta, i tur och ordning, leder till aktivering av T -celler (som ingår i det adaptiva immunsystemet) och resulterar i ett riktat immunsvar. I kontrast, när T -cellaktivering utlöses av cDC:er som presenterar endogena antigener, detta leder till ett felaktigt och oönskat immunsvar och resulterar i autoimmuna sjukdomar.

Teamet av forskare under ledning av prof. Diefenbach fann att cDC:er inte kan utlösa immunsvar vid sterila förhållanden (dvs. hos bakteriefria möss). Forskarna drog slutsatsen att cDC måste ta emot information medan cellen är i sitt 'basala tillstånd' (som kännetecknas av frånvaro av infektion) och att denna information måste härledas från mikrobiomet. Dessa härledda mikrobiomer signalerar primära cDC:er för ett framtida svar mot patogener.

Vi vill förstå arten av mikrobiomets kontinuerliga effekter på cDC -funktion. I den här studien, vi kunde visa det, i sitt basala tillstånd, dessa specialistimmunceller utsätts för oavbruten mikrobiomstyrd signalering av typ I-interferoner (IFN-I). "

Prof. Andreas Diefenbach, som också har en Einstein -professur i mikrobiologi och leder DRFZ:s Mucosal Immunology Research Group

Interferoner är cytokiner, dvs speciella signalmolekyler som är kända för att spela en roll i antiviral aktivitet. "Tills nu, vi visste bara lite om IFN-I:s roll i basalstaten. cDC, som inte får denna IFN-I-signalering under basaltillståndet, kan inte uppfylla de fysiologiska funktioner som de utför som en del av kroppens kamp mot patogener, "förklarar mikrobiologen. Studieresultat tyder på att mikrobiomet styr vårt immunsystems kondition. Det utövar denna kontroll genom att bringa immunsystemet till ett" beredskap "-läge för att påskynda sitt svar på patogener ?.

Forskarna använde olika djurmodeller för att få insikt i hur de mikrobiomstyrda IFN-I primerar basal-statliga cDC:er för framtida strider. Med hjälp av sekvenseringsteknik, forskarna kunde jämföra epigenomer och transkriptomer av cDC från bakteriefria djur med kontrolldjur och djur som saknar IFN-I-receptorer. Forskarna ville veta vad som händer på molekylär nivå i cDC:er när de inte längre utsätts för IFN-I. Beskriv forskarnas observationer, studiens första författare, Laura Schaupp, säger:"Intressant nog, när vi tittade på cDC från bakteriefria djur och de utan IFN-I-signalering, vi kunde observera låga uttrycksnivåer bland gener som är involverade i den mitokondriella andningskedjan. "Charité-forskaren tillägger:" Ytterligare analyser avslöjade att cellulär metabolism av cDC från bakteriefria djur är dysfunktionell, vilket gör att de inte kan initiera ett immunsvar. Cellerna saknar effektivt det bränsle som behövs för att reagera på patogener. "Detta tyder på att mikrobiomet är av avgörande betydelse för funktionen av cDC:er. Det verkar viktigt för cDC:s förmåga att montera ett effektivt svar på bakteriella eller virusinfektioner, inklusive svar medierade av T -celler. ??

Forskarnas resultat kan bidra till utvecklingen av nya terapeutiska tillvägagångssätt. Många autoimmuna sjukdomar, såsom systemisk lupus erythematosus, orsakas av en ökad produktion av IFN-I. Andra studier har visat att mikrobiomet påverkar effektiviteten av kontrollpunktshämmare vid cancerimmunterapier. "Dessa fenomen kommer att fortsätta att vara av stort intresse för oss, "säger prof. Diefenbach." Till exempel, är det möjligt att ändra sammansättningen av mikrobiomet på ett sådant sätt att tillgängligheten av IFN-I minskar, därigenom utöva ett positivt inflytande på autoimmuna sjukdomar? Eller kan det vara möjligt att förbättra svaret på cancerimmunterapier genom att utöva ett positivt inflytande på den underliggande IFN-I-produktionen? "Forskargruppen planerar nu att genomföra ytterligare studier som kommer att utforska dessa frågor.

• Rotavirusvaccination leder till en minskning av sjukhusvistelser och dödsfall av barn
• Barn är immunförberedda för SARS-CoV-2