Международная исследовательская группа под руководством исследователей Медицинского колледжа Вейлла Корнелла обнаружила ответ на вопрос, почему иммунная система человека игнорирует примерно 100 триллионов полезных бактерий, населяющих желудочно-кишечный тракт. Результаты, опубликованные 23 апреля в журнале Science, расширяют понимание исследователями того, как люди поддерживают здоровье желудочно-кишечного тракта, и могут спровоцировать новые способы лечения воспалительных заболеваний кишечника, включая болезнь Крона и язвенный колит, происхождение которых было загадочно, а лечение затруднено.
Исследователи изучали Т-клетки – важнейшие компоненты адаптивной иммунной системы – которые обладают способностью распознавать, устранять и запоминать чужеродные микробы, вторгающиеся в наши тела. Т-клетки названы в честь тимуса, органа, в котором они развиваются, и их учат не атаковать нормальные ткани и органы человека, оставляя их свободными для нацеливания и искоренения болезнетворных чужеродных захватчиков. Один вопрос, который до сих пор озадачивал ученых, заключается в том, как эти клетки учатся игнорировать полезные бактерии в кишечнике, которые также являются чужеродными, но не вредными.
В ходе исследования группа исследователей обнаружила, что как только они покидают вилочковую железу, Т-клетки снова обучаются в желудочно-кишечном тракте или кишечнике, чтобы оставить в покое полезные бактерии. По словам исследователей, эта стратегия двойного обучения жизненно важна для поддержания здоровой иммунной функции. Они добавляют, что нарушение метаболизма, облегчающего это образование, заставляет иммунную систему атаковать полезные бактерии в кишечнике, что часто связано с развитием и прогрессированием таких заболеваний, как воспалительные заболевания кишечника, ВИЧ, вирусный гепатит, сердечно-сосудистые заболевания, ожирение и т. Д. диабет и рак. Исследователи говорят, что терапевтические стратегии для стимулирования и повышения активности этого пути обучения могут быть полезны при лечении пациентов с этими хроническими воспалительными заболеваниями.
"При многих хронических заболеваниях человека иммунная система атакует бактерии в кишечнике, которые обычно полезны. Хотя мы еще не знаем, является ли это причиной или следствием этих сложных заболеваний, экспериментальные данные свидетельствуют о том, что этот воспалительный процесс способствует прогрессированию заболевания," говорит старший автор доктор. Грегори Ф. Зонненберг, доцент кафедры микробиологии и иммунологии в медицине и член Института исследований воспалительного заболевания кишечника Джилл Робертс в Weill Cornell. "Наше исследование демонстрирует, что может существовать эффективный способ устранения провоспалительных Т-клеток в кишечнике, атакующих полезные бактерии. Это не только поможет нашим пациентам с воспалительным заболеванием кишечника, но также может дать нам подсказки о том, как лечить другие хронические воспалительные заболевания, вызванные аномальными реакциями Т-клеток, такие как аллергические и аутоиммунные расстройства."
В более ранних исследованиях д-р. Зонненберг и его команда определили, что недавно обнаруженный член врожденной иммунной системы – врожденные лимфоидные клетки (ВЛК) – критически регулируют взаимодействия иммунных клеток с бактериями. Эти ИЛК и другие клетки иммунной системы находятся в кишечнике, который постоянно подвергается воздействию полезных бактерий и колонизируется ими. "Между иммунной системой и наиболее полезными бактериями существует физическое разделение," Доктор. Зонненберг говорит.
Ранее исследователи обнаружили, что ILC усиливают физический барьер между иммунной системой и кишечными полезными бактериями, но в этом исследовании они обнаружили новую ключевую роль этих клеток – то, что они действуют как клетки в тимусе, которые обучают Т-клетки.
В процессе эволюции кусочки человеческих тканей и органов вводятся Т-клеткам в тимусе, так что они "знать" что не атаковать после выхода из органа. Специализированные клетки в тимусе учат Т-клетки этому поведению, взаимодействуя с молекулой, известной как главный комплекс гистосовместимости класса II (MHCII). Любые Т-клетки, способные атаковать человеческое тело и органы и вызвать аутоиммунитет, уничтожаются прежде, чем они смогут покинуть вилочковую железу. Однако Т-клетки, способные атаковать полезные бактерии, не образуются и не удаляются в тимусе. Поэтому было неясно, что мешало этим Т-лимфоцитам атаковать полезные бактерии в кишечнике.
Ученые обнаружили, что аналогичный процесс происходит непосредственно в желудочно-кишечном тракте, органе, который содержит большую часть общей иммунной системы организма.
"Из-за сходства того, что, как мы знаем, происходит в вилочковой железе, мы назвали этот новый процесс «кишечным отбором»" говорит первый автор доктор. Мэтью Р. Хепуорт, доктор медицинских наук, работающий в докторантуре. Лаборатория Зонненберга. "ILC также взаимодействуют с Т-клетками через механизм MHCII, чтобы обучать Т-клетки в кишечнике.
"В тимусе Т-клетки обучены не атаковать наши органы," он добавляет, "а в желудочно-кишечном тракте с помощью ИЛК их дополнительно учат не атаковать полезные бактерии."
Используя мышей для проверки своих результатов, исследователи обнаружили, что ILC разрушают Т-клетки, способные атаковать полезные бактерии, и что нарушение функции ILC приводит к серьезному воспалению кишечника. Затем, с помощью исследователей Детской больницы Филадельфии, команда изучила биопсию кишечника педиатрических пациентов с диагнозом болезни Крона, одной из основных форм воспалительного заболевания кишечника.
"Мы обнаружили ILC в биопсиях кишечника у педиатрических пациентов с диагнозом болезни Крона, но они не функционировали должным образом, потому что во многих случаях им не хватало механизма MHCII, поэтому Т-клетки не были обучены игнорировать полезные бактерии," Доктор. Зонненберг говорит. "Фактически, мы обнаружили, что потеря MHCII коррелировала с увеличением провоспалительных клеток из сопоставленных биопсий детей с болезнью Крона. Это говорит нам о том, что этот образовательный процесс может быть нарушен у пациентов с воспалительным заболеванием кишечника, и что восстановление адекватных уровней MHCII может помочь устранить провоспалительные Т-клетки и уменьшить хроническое воспаление кишечника."
Доктор. Зонненберг говорит, что, вероятно, существует много причин воспалительного заболевания кишечника и других путей, которые помогают контролировать Т-клетки в кишечнике. "Но наша работа показывает ранее нераспознанный путь, посредством которого ILC учат нашу иммунную систему не атаковать полезные бактерии," он говорит.
Доктор. Зонненберг, его лаборатория и Институт исследований ВЗК Джилл Робертс в настоящее время изучают, как ученые могут использовать эти знания и разработать новые терапевтические стратегии для усиления MHCII на ILC и ограничения хронического воспаления кишечника.