Кишечные бактерии могут помочь восстановить иммунную систему

tina33

Впервые исследователи продемонстрировали, как микробиом кишечника — сообщество микроорганизмов, живущих в кишечнике, — может влиять на иммунную систему человека. Их работа может привести к новым методам лечения заболеваний, связанных с иммунитетом.

Исследователи из Мемориального онкологического центра Слоана Кеттеринга в Нью-Йорке (штат Нью-Йорк) отслеживали восстановление кишечной микробиоты и иммунной системы пациентов после трансплантации костного мозга (ТКМ) после лечения рака крови .

Медицинские работники используют химиотерапию и лучевую терапию для уничтожения раковых клеток крови при таких состояниях, как лейкемия и лимфома. После завершения лечения, которое также убивает здоровые иммунные клетки, специалисты вводят пациентам стволовые клетки из донорской крови или костного мозга.

Эти донорские клетки медленно восстанавливают способность пациентов производить свои собственные клетки крови.

Однако пациенты должны принимать антибиотики в первые несколько недель после трансплантации, потому что они все еще уязвимы для инфекций. Они нарушают баланс их кишечной микробиоты, убивая “дружественные бактерии” и позволяя опасным штаммам процветать.

Уникальная возможность

Как только иммунная система пациента достаточно окрепнет, он сможет прекратить прием антибиотиков, что позволит восстановить микробиоту кишечника.

Исследователи из Sloan Kettering использовали эту уникальную возможность для изучения того, как микробиота влияет на иммунную систему.

“Научное сообщество уже приняло идею о том, что микробиота кишечника важна для здоровья иммунной системы человека, но данные, которые они использовали для этого предположения, были получены из исследований на животных”, — объясняет системный биолог Жоао Ксавье, который является соавтором статьи со своим бывшим постдоком Йонасом Шлутером.

“Параллельное восстановление иммунной системы и микробиоты, которые сначала повреждаются, а затем восстанавливаются, дает нам уникальную возможность проанализировать связи между этими двумя системами”, — говорит доктор Шлутер, который в настоящее время является доцентом Нью-Йоркского университета Langone Health в Нью-Йорке.

Используя образцы крови и кала более чем 2000 пациентов, проходивших лечение в онкологическом центре в период с 2003 по 2019 год, исследователи смогли отслеживать ежедневные изменения микробиоты кишечника и количества иммунных клеток в крови.

Тысячи точек данных

“Наше исследование показывает, что мы можем многое узнать из биологических образцов кала, которые буквально смываются в унитаз”, — говорит доктор Ксавье. “Результатом их сбора является то, что у нас есть уникальный набор данных с тысячами точек данных, которые мы можем использовать, чтобы задать вопросы о динамике этих отношений.”

Исследователи использовали алгоритм машинного обучения для выявления закономерностей в данных, которые включали информацию о лекарствах пациентов и побочных эффектах, которые они испытывали.

Одним из результатов было то , что присутствие трех типов кишечных бактерий — Faecalibacterium, Ruminococcus 2и Akkermansia — было связано с повышением концентрации в крови иммунных клеток, называемых нейтрофилами.

Напротив, два типа, называемые Rothia и Clostridium sensu stricto 1, были связаны со сниженным количеством этих иммунных клеток.

Компьютерное моделирование, проведенное исследователями, предсказывало, что обогащение микробиоты тремя “дружественными” родами ускорит восстановление иммунной системы пациентов.

“Это исследование может в конечном итоге предложить способы сделать БМТ более безопасными, более тщательно регулируя микробиоту”,-говорит соавтор исследования Марсель ван ден Бринк.

Улучшенное лечение

Завершая свою работу, авторы пишут:

“Наша демонстрация того, что микробиота влияет на системный иммунитет у человека, открывает дверь к исследованию потенциальных микробиото направленных вмешательств для улучшения иммунотерапии и лечения иммунно-опосредованных и воспалительных заболеваний.”

Предыдущее исследование показало, что наличие большего разнообразия видов бактерий в кишечнике связано с лучшими шансами на выживание после трансплантации стволовых клеток. Это исследование также показало, что низкое разнообразие бактерий увеличивает вероятность потенциально смертельного заболевания «трансплантат против хозяина», когда донорские иммунные клетки атакуют ткани реципиента.

В 2018 году исследователи Sloan Kettering опубликовали результаты клинического исследования, в котором они использовали фекальные трансплантаты для восстановления микробиоты пациентов после лечения рака крови.

Они использовали собственные фекалии пациентов, которые были собраны и заморожены до того, как трансплантация костного мозга и лечение антибиотиками нарушили микробиоту их кишечника.