Tarmmikrobiom spelar roll i immunsystemreglering,

undersökningsfynd Forskare har länge vetat att bakterier i tarmarna, även känd som mikrobiomet, utföra en mängd användbara funktioner för sina värdar, såsom att bryta ner kostfiber i matsmältningsprocessen och göra vitamin K och B7.

Ändå avslöjar en ny studie en annan användbar roll som mikrobiomet spelar. Ett team av forskare från Brown University fann att i möss, tarmmikrobiomet reglerar värdens immunsystem - så att snarare än värdens försvarssystem angriper dessa hjälpsamma bakterier, bakterierna kan samexistera fredligt med immunsystemet.

Vad är tricket för mikrobiomets arbete med immunsystemet? Vitamin A - bakterierna måttliga aktiva vitamin A -nivåer i tarmen, skydda mikrobiomet från ett överaktivt immunsvar.

Den insikten kan visa sig vara viktig för att förstå och behandla autoimmuna och inflammatoriska sjukdomar, sa Shipra Vaishnava, en biträdande professor i molekylär mikrobiologi och immunologi vid Brown.

"Många av dessa sjukdomar tillskrivs ökat immunsvar eller immunaktivering, men vi har hittat ett nytt sätt att bakterier i tarmen kan dämpa immunsvaret, "Vaishnava sa." Denna forskning kan vara avgörande för att bestämma behandlingar vid autoimmuna sjukdomar som Crohns sjukdom eller andra inflammatoriska tarmsjukdomar, såväl som vitamin A -brist. "

Studien publicerades på tisdagen, 18 december, i tidningen Immunitet .

Mikrobiomer av möss och män

Tarmmikrobiomet är ett ekosystem som består av 100 biljoner bakterier som har utvecklats för att leva under tarmarnas speciella förhållanden, Sa Vaishnava. De allra flesta av dessa bakterier skadar inte sina värdar utan är till hjälp istället. Ett hälsosamt mikrobiom, precis som en frisk skog, har många arter som existerar tillsammans och kan avvärja fientliga inkräktare-till exempel sjukdomsframkallande bakterier eller invasiva arter.

Både hos människor och möss, phyla Firmicutes och Bacteroidetes utgör majoriteten av tarmmikrobiella samhället. För att spela sin roll i att reglera värdarnas immunsystem, bakterierna i mikrobiomen finjusterar nivåerna av ett protein som är ansvarigt för omvandlingen av vitamin A till dess aktiva form i värdarnas mag-tarmkanal, fann forskarna.

Vaishnavas team fann att Firmicutes -bakterier, särskilt medlemmar i klassen Clostridia, minska uttrycket av ett protein i cellerna som täcker tarmarna. Proteinet, retinol dehydrogenas 7 (Rdh7) omvandlar kost vitamin A till dess aktiva form, retinsyra, Sa Vaishnava. Clostridia -bakterierna, gemensamt för både möss och män, främjar också ökad vitamin A -lagring i levern, laget hittade.

Vaishnava förväntar sig att resultaten är generaliserbara till interaktionerna mellan det mänskliga mikrobiomet och deras värdar också.

Möss som är genetiskt konstruerade för att inte ha Rdh7 i sina tarmceller har mindre retinsyra i tarmvävnaden, som forskarna förväntade sig. Specifikt, tarmen hos de konstruerade mössen hade färre immunceller som gör IL-22, en viktig cellulär signal som koordinerar det antimikrobiella svaret mot tarmbakterier. Andra komponenter i immunsystemet, såsom celler med immunglobulin A och två typer av T-celler, var desamma som i standardmöss, tyder på att Rdh7 bara är avgörande för det reglerande antimikrobiella svaret, Sa Vaishnava.

Forskarna vet inte exakt hur Rdh7 undertrycks, men Clostridia -bakterier är kända för att producera kortkedjiga fettsyror som förändrar värdgenuttryck. Som ett nästa steg i deras forskning, teamet kommer att studera hur bakterier reglerar Rdh7 -uttryck, inklusive undersökning av olika kortkedjiga fettsyror, Sa Vaishnava.

Dessutom, teamet kommer att bedriva forskning för att förstå varför Rdh7 -undertryckning är kritisk. De arbetar med att genetiskt konstruera möss för att alltid uttrycka Rdh7 i sina tarmceller. Vaishnava vill se hur detta påverkar musens mikrobiom och om det leder till någon inflammation eller autoimmuna sjukdom-liknande tillstånd för mössen. De kommer också att undersöka effekterna av ökad vitamin A -lagring i levern på grund av bakteriereglering Rdh7, Sa Vaishnava.

Hjälper människors hälsa

Forskarna säger att förstå hur bakterier reglerar immunsystemets svar kan vara viktigt för att låsa upp nycklarna till sjukdomar som Crohns sjukdom.

Data från kliniska studier har visat att inflammation i tarmen är ett resultat av störda interaktioner mellan en värd och deras tarmmikrobiom, Sa Vaishnava.

"A-vitaminets roll vid inflammation är kontextberoende och är mycket svårt att reta isär, "Vaishnava sa." En förändring av vitamin A -status och metaboliska gener av vitamin A sammanfaller med inflammatoriska tarmsjukdomar, men vi vet inte om detta främjar inflammation eller inte. Vi hoppas att genom att lägga till vårt fynd - att bakterier kan reglera hur vitamin A metaboliseras i tarmen eller lagras - kan det hjälpa till att klargöra varför fältet ser vad det ser. "

Dessa fynd kan också ge ledtrådar om mikrobiomets betydelse för att hantera vitamin A -brist, ett problem som är särskilt utbrett i Afrika och Sydostasien.

A -vitaminbrist drabbar ungefär en tredjedel av barn under fem år, enligt Världshälsoorganisationen (WHO). A -vitaminbrist försvagar immunsystemet och ökar risken för infektionssjukdomar. WHO har gett barn i riskzonen vitamin A-tillskott under de senaste 25 åren, men det har inte varit så framgångsrikt som man hoppats på, enligt Vaishnava. Denna studie visar att bakterier är en stor del av vitamin A -absorption och lagring och kanske måste barn ha rätt kombination av bakterier i tarmen för att vitamin A -tillskotten ska vara mest effektiva, tillade hon.

"Både vår kost och bakterierna i tarmen är kritiskt kopplade till att reglera hur våra immunceller beter sig, "Vaishnava sa." Att hitta vad dessa länkar är på molekylär nivå är viktigt för att ta reda på hur vi kan använda antingen kost eller bakterier, eller båda tillsammans, att ha en terapeutisk effekt vid inflammatoriska eller infektionssjukdomar. "

• Förändring av kaukasiernas genom kan förklara högre matstrupscancer
• Undernäring hos barn med Crohns sjukdom i samband med ökad risk för kirurgiska komplikationer