Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско идентифицировали специфические кишечные микробы, связанные с рассеянным склерозом (РС) у людей, и показали, что эти микробы участвуют в регуляции иммунных ответов на мышах, моделирующих болезнь.
Новые результаты, которые будут опубликованы в течение недели с 11 сентября 2017 года в онлайн-издании Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), предполагают, что кишечные микробы могут играть роль в нейродегенерации, которая характерна для рассеянного склероза. Авторы надеются, что это открытие поможет ученым понять происхождение рассеянного склероза и потенциально приведет к лечению, например изменению диеты или лекарствам на основе побочных продуктов микробов, которые могут улучшить течение болезни.
РС – это аутоиммунное нейродегенеративное заболевание, поражающее примерно 2 человека.5 миллионов человек во всем мире с прогрессирующей потерей зрения, слабостью и тремором, а также проблемами с координацией и равновесием. В тяжелых случаях может развиться паралич.
РС возникает, когда иммунная система атакует изоляцию, известную как миелин, которая обволакивает нервные клетки. Исследователи многое узнали о РС за последние десятилетия, но продолжают ломать голову над тем, почему иммунная система вообще обращается против миелина.
"Эта область была очень успешной в идентификации генов, связанных с предрасположенностью к РС, но я никогда не был удовлетворен уровнем риска, который мы сможем объяснить с помощью только генетики," сказал Серджио Баранзини, доктор философии, профессор неврологии в UCSF и старший автор нового исследования. "Даже однояйцевые близнецы, имеющие одинаковую генетическую наследственность, имеют диагноз рассеянного склероза лишь в 35% случаев. Понятно, что геном важен, но факторы окружающей среды также должны играть важную роль."
По словам Баранзини, многие предполагаемые экологические факторы, способствующие развитию РС, такие как курение, диета и воздействие окружающей среды, очень трудно определить и связать с биологическим воздействием на пациентов.
Но растущее число исследований, демонстрирующих, что кишечные микробы могут напрямую влиять на функцию иммунной системы человека, предложили Баранзини новую возможность: "кишечник на самом деле является самым тесным связующим звеном между внешним миром и иммунной системой," он объяснил, что микробиом кишечника человека может играть роль в возникновении или прогрессировании рассеянного склероза.
В новом исследовании постдокторский исследователь Эгле Чеканавичуте, доктор философии, и его сотрудники проанализировали микробиом кишечника 71 пациента с рассеянным склерозом, а также 71 здорового контрольного субъекта и определили конкретные виды бактерий, которые были более или менее распространены у людей с рассеянным склерозом, чем у людей с рассеянным склерозом. население в целом. Затем они обратились к гораздо более сложной задаче – исследовать, как эти различия в кишечных бактериях могут влиять на атаку иммунной системы на миелин при РС.
"Многие исследования микробиома говорят: «У пациентов с заболеванием количество этих бактерий увеличивается, а количество этих бактерий уменьшается.’А потом они останавливаются," Чеканавичуте сказал. "Мы хотели узнать больше: следует ли нам заботиться о тех, которые увеличиваются, потому что они вредны, или о тех, которые уменьшаются, потому что, возможно, они полезны? Что на самом деле делают эти микробы, которые могут повлиять на здоровье людей?"
Во-первых, команда исследовала, могут ли компоненты этих бактерий изменить поведение иммунных клеток человека, чтобы сделать их провоспалительными или противовоспалительными. В лабораторных чашках исследователи подвергли иммунные клетки человека воздействию бактериальных экстрактов и обнаружили, что два вида, которые чаще встречаются у людей с рассеянным склерозом, – Akkermansia muciniphila и Acinetobacter calcoaceticus – заставляют клетки становиться провоспалительными, в то время как у другого обнаруживается более низкая, чем обычно, концентрация. уровни у пациентов с рассеянным склерозом – Parabacteroides distasonis – вызывают иммунно-регуляторные реакции.
Чтобы увидеть, как эти бактерии могут влиять на иммунную систему в целом, исследователи затем представили каждый из этих трех видов мышам, у которых в остальном отсутствовал микробиом, и обнаружили, что бактерии имеют аналогичный эффект:. muciniphila и A. calcoaceticus вызывал воспалительные иммунные реакции, в то время как P. disasonis снимает воспаление.
Но эти эксперименты изучали влияние только одного вида бактерий за раз – оставался вопрос, как сложные микробные экосистемы пациентов с РС могут влиять на нейродегенерацию. Чтобы ответить на этот вопрос, команда выполнила трансплантацию фекалий мышам с экспериментально индуцированной формой рассеянного склероза. Исследователи обнаружили, что замена микробиомов этих мышей микробиомами пациентов с рассеянным склерозом привела к тому, что животные потеряли ключевые иммуно-регуляторные клетки и развили более серьезную нейродегенерацию, предполагая, что микробиом сам по себе может способствовать прогрессированию рассеянного склероза.
Второе исследование, опубликованное в том же выпуске PNAS под руководством исследователей из Института Макса Планка в Германии и в соавторстве с Чеканавичуте и Баранзини, также показало, что трансплантация микробиома от пациентов с РС может усугублять симптомы у мышей с генетической моделью болезни.
"Две разные группы, в которых использовались две отдельные когорты пациентов и контрольная группа, а также две разные модели заболевания на мышах, получили очень похожие результаты," Чеканавичуте сказал. "Это многообещающее свидетельство того, что мы на правильном пути."
Новые результаты показывают, что микробиом может играть ключевую роль в возникновении рассеянного склероза. "Чтобы быть ясным, мы не думаем, что микробиом является единственным триггером рассеянного склероза," Чеканавичуте сказал. "Но похоже, что эти микробы могут усугублять или улучшать прогрессирование болезни, подталкивая кого-то с генетической предрасположенностью к болезни или сохраняя их в безопасности."
Авторы надеются, что будущие исследования прольют свет на то, как именно эти бактериальные популяции влияют на развитие и прогрессирование рассеянного склероза. Например, авторы отмечают, что по крайней мере одна из бактерий, связанных с РС, вырабатывает молекулы, имитирующие белки миелина, предполагая, что присутствие этих бактерий может сбить иммунную систему с толку и заставить ее атаковать миелин, а также бактерии.
Авторы также отмечают, что P. distasonis, разновидность бактерий, обнаруживаемая у пациентов с рассеянным склерозом на более низких уровнях, чем обычно, помогает иммунной системе научиться контролировать свою реакцию на неугрожающие кишечные микробы. Отсутствие этих бактерий может позволить иммунной системе чрезмерно реагировать на безвредные микробы у людей с РС, что приводит к деструктивному воспалению.
Баранзини сказал, что надеется, что эта область сможет использовать эти открытия для разработки новых методов лечения пациентов с рассеянным склерозом. "Микробиом очень податлив," он сказал. "Вы можете относительно легко изменить это у взрослого, больного РС или восприимчивого, – то, что вы не можете сделать с их генетикой. Это не волшебный подход, но он обнадеживает."