Wyniki najnowszych badań prowadzonych na myszach pozwalają zrozumieć, w jaki sposób pospolite bakterie jelitowe chronią się przed działaniem systemu immunologicznego organizmu gospodarza. Odkrycie pomoże zrozumieć, w jaki sposób system immunologiczny odróżnia szkodliwe bądź chorobotwórcze mikroorganizmy od tych, których obecność jest korzystna, a nawet niezbędna dla zdrowia.

Ocenia się, że w jelitach bytuje biliony bakterii. Ich obecność wspiera proces trawienia, zapobiega zakażeniom, wpływa na ryzyko wystąpienia chorób autoimmunologicznych. Dobroczynne bakterie stosunkowo rzadko są atakowane przez system immunologiczny gospodarza, podczas gdy inne bakterie, na przykład salmonella, wywołują silną odpowiedź immunologiczną. W jaki sposób system immunologiczny "wie", które z mikroorganizmów należy zaatakować, a które pozostawić w spokoju, zwłaszcza w sytuacji gdy wróg i przyjaciel wyglądają całkiem podobnie, długo pozostawało zagadką.

W poszukiwaniu odpowiedzi na to pytanie zespół badawczy pracujący pod kierunkiem dr Sarkisa K. Mazmaniana z California Institute of Technology postanowił przyjrzeć się Bacteroides fragilis - zazwyczaj nieszkodliwej bakterii komensalnej, bytującej m.in. w jelitach myszy. Badania zostały częściowo sfinansowane przez amerykański Narodowy Instytut Cukrzycy, Chorób Układu Trawiennego i Nerek (NIDDK) oraz Narodowy Instytut Alergii i Chorób Zakaźnych (NIAID). Raport z badań został opublikowany na łamach Science w wydaniu z dnia 21 kwietnia br.

Aby ustalić, w jaki sposób bakterii udaje się uniknąć ataku ze strony układu immunologicznego organizmu gospodarza, naukowcy zajęli się badaniami nad wyjałowionymi myszami, których układ pokarmowy został skolonizowany przez Bacteroides fragilis. Nie odnotowano znaczącego wzrostu ilości limfocytów Th17 - komórek układu odpornościowego, niezbędnych w procesie eliminacji patogenów.

W tym miejscu można wspomnieć, że we wcześniejszych badaniach Mazmanionowi udało się wykazać, że Bacteroides fragilis korzysta z ochrony Polisacharydu A (PSA). Usunięcie PSA z bakterii prowadzi do wystąpienia odpowiedzi na obecność bakterii ze strony limfocytów Th17.

Z kolei aby odpowiedzieć na pytanie, w jaki sposób Bacteroides fragilis tłumi odpowiedź limfocytów Th17, naukowcy doprowadzili do wyłączenia niektórych elementów zwierzęcego systemu odpornościowego. Przekazywanie sygnałów za pośrednictwem receptorów Toll-podobnych (TLR) jest wykorzystywane zarówno w aktywacji, jak i tłumieniu odpowiedzi immunologicznej, a wspomniany już PSA działa właśnie za pośrednictwem receptora Toll-podobnego 2 (TLR2).

Wyłączenie receptorów TLR2 prowadziło u myszy do wzrostu ilości limfocytów Th17, które zapobiegały kolonizacji jelit przez Bacteroides fragilis. Limfocyty T regulatorowe (T reg), działają supresyjnie na Th17, co zapobiega atakowaniu tkanek organizmu przez własny układ odpornościowy. Gdy naukowcy unieczynnili mysie komórki T reg, obserwowano wzrost ilości Th17 i w konsekwencji spadek ilości bakterii w jelitach.

Naukowcy sądzili wcześniej, że jelitowe bakterie komensalne unikały wykrycia ze strony układu immunologicznego gospodarza, bytując w świetle jelit, z dala od ich powierzchni. Jednak badania zużyciem mikroskopii trójwymiarowej pozwoliły zespołowi dr Mazmaniana ustalić, że bakterie gatunku Bacteroides fragilis bytują w obrębie błony śluzowej okrężnicy, gdzie pozostają narażone na kontakt z systemem immunologicznym organizmu gospodarza.

Wyniki badań wskazują, że Bacteroides fragilis udaje się uniknąć ataku ze strony układu immunologicznego poprzez wywołanie aktywacji komórek T reg. Bakteria dokonuje tego za pomocą PSA, który jest wykrywany w jelitach przez receptory TLR2.

"Są to bakterie, które zamieszkują wewnątrz nas przez całe życie, a więc wyewoluowały w taki sposób, by wyglądać i zachowywać się jak my, jak część nas" - zauważa dr Mazmanian. "Jeżeli chodzi o system immunologiczny, to białka wytwarzane przez bakterie jelitowe powinny być tolerowane na równi z naszymi własnymi białkami. W tym konkretnym przypadku bakterie nauczyły nas, w jaki sposób mamy je tolerować, dla ich własnej i naszej korzyści".

aut. Amy Alabaster

[tłum./oprac. C. O. Reless]

Referencje dokumentu: NIH Research Matters - The Toll-Like Receptor 2 Pathway Establishes Colonization by a Commensal of the Human Microbiota