Как недавно изученный кишечный микроб управляет осью «кишечник-легкие».

Группа ученых под руководством исследователей из Университета Торонто обнаружила новый путь связи между кишечником и легкими. Результаты их исследований демонстрируют, как малоизвестный представитель микробиома кишечника изменяет иммунную среду легких, оказывая как положительное, так и отрицательное воздействие на здоровье органов дыхания. «Мирные кишечные микробы, живущие внутри нашего кишечника, играют важнейшую роль в контроле нашей иммунной системы. Все больше доказательств указывают на причастность этих комменсальных микроорганизмов к состояниям, которые поражают другие органы, такие как легкие, мозг, кожа или суставы», — говорит Артур Морта, доцент кафедры иммунологии медицинского факультета Темерти Университета Торонто.

За последние десятилетия изменения в составе микробного сообщества кишечника были связаны с рядом признаков и состояний, включая ожирение, аллергии, рак и расстройства психического здоровья. Однако эти исследования в основном были сосредоточены на бактериях, которые представляют собой наибольшую часть микробов, обнаруженных в сообществе кишечника.

В новом исследовании, опубликованном сегодня в журнале Cell , Морта и его коллеги сосредоточились на другой категории микроорганизмов, называемых простейшими. Эти микробы также одноклеточные, как бактерии, но гораздо больше по размеру и с более сложными телами. В то время как большинство известных простейших классифицируются как паразиты, несколько менее известных видов могут жить в симбиотических отношениях со своими животными-хозяевами. «Наша цель состояла в том, чтобы понять, как комменсальные виды простейших в кишечнике влияют на исход заболеваний и наше общее состояние здоровья», — говорит Морта, который также является заведующим кафедрой канадских исследований в области иммунологии слизистых оболочек.

Руководителем проекта стал Кайл Берроуз, научный сотрудник лаборатории Морты, который присоединится к Университету Саймона Фрейзера в качестве доцента в начале 2025 года. В своем исследовании ученые изучили простейшее под названием Tritrichomonas musculis, или T. mu, которое безвредно обитает в кишечнике мышей. Они обнаружили, что мыши, колонизированные T. mu, имели неожиданно высокий уровень специфических иммунных клеток в легких. Важно то, что исследователи показали, что некоторые из этих иммунных клеток возникли из кишечника и переместились в легкие, где они тонко настроили местную иммунную среду и изменили результаты, связанные с респираторными заболеваниями и инфекциями.

По словам Морты, стимулируя выработку и миграцию этих иммунных клеток из кишечника в легкие, T. mu действует как «проводник в кишечнике, который управляет иммунной системой для заселения других областей тела». Одним из основных результатов исследования стало то, что иммунные изменения в легких, вызванные T. mu, ухудшают воспаление дыхательных путей, вызванное аллергической астмой , но, по-видимому, оказывают защитный эффект против респираторных инфекций.

В сотрудничестве с профессором молекулярной генетики Цзюнь Лю исследователи работали в Торонтском центре строгого режима изоляции, чтобы изучить влияние измененного иммунного ландшафта на туберкулез. Они обнаружили, что более высокие уровни иммунных клеток в легких мышей, колонизированных T. mu, служили антимикробным щитом в дыхательных путях, помогая сдерживать туберкулезные инфекции и задерживая их распространение в другие органы. Морта отмечает, что эти результаты согласуются с тем, что его команда ранее наблюдала о противоположных эффектах T. mu на различные аспекты здоровья кишечника у мышей. «Этот простейший оказывает очень сильное влияние на иммунную систему в кишечном тракте», — говорит он. «Он усугубляет развитие колоректального рака и воспалительных заболеваний кишечника , но также дает хозяину возможность противостоять очень тяжелым инфекциям». Исследователи также проанализировали образцы мокроты людей с тяжелой астмой. Они искали генетические сигнатуры простейших, связанных с человеком, и выявили более высокий сигнал в образцах от пациентов с тяжелой астмой по сравнению с пациентами, у которых было неастматическое воспалительное заболевание легких, что позволяет предположить, что их наблюдения на мышах могут быть также актуальны для пациентов.

Морта считает, что эти результаты открывают двери для новых подходов к диагностике и лечению астмы и, возможно, других хронических воспалительных заболеваний. Например, присутствие определенных простейших можно использовать для прогнозирования того, разовьется ли у пациента тяжелая форма астмы, а также для определения наиболее подходящих для него лекарств на основе иммунных путей, активируемых простейшими. «Можем ли мы предотвратить или замедлить развитие астмы с помощью методов лечения, которые не ограничиваются легкими, а, скорее, адаптированы к желудочно-кишечному тракту?» — спрашивает он. Помимо легких, исследователи теперь переключают свое внимание на другие органы, которые также могут регулироваться микробиомом кишечника, а также на отслеживание пути иммунных клеток из кишечника в эти органы. «Миграция иммунных клеток из одного органа в другой представляет собой новый способ взаимодействия органов друг с другом, особенно через микробов в кишечнике», — говорит Морта. «Это меняет наше восприятие взаимоотношений с микробиомом и показывает, что нам следует сосредоточиться не только на бактериях, но и на простейших и других малоизученных микробах, чтобы углубить наше понимание здоровья и болезней».