Пищевая аллергия возникает отчасти из-за нарушения целостности кишечного барьера, что открывает молекулам пищевых продуктов доступ в кровеносную систему, где они вступают в контакт с иммунной системой.
Микробиом кишечника способствует здоровью кишечника, частично помогая поддерживать барьерную функцию. Бактерии рода Clostridia способствуют укреплению кишечного барьера и снижают чувствительность к пище и аллергию. Кэтрин Наглер, иммунолог из Чикагского университета, и ее коллеги ранее обнаружили, что бактерии этого рода более многочисленны у неаллергиков, чем у людей с пищевой аллергией. "Мы начали фокусироваться на взаимодействии хозяина и микроорганизмов, которое опосредует эту барьерную защитную реакцию", - рассказала Наглер.
В статье, опубликованной в журнале Cell Reports, группа Наглер продемонстрировала, что жгутики клостридий вырабатывают индол, метаболит триптофана, что способствуют целостности барьера. Авторы предположили, что выработка интерлейкина (IL)-22 клетками хозяина способствует целостности кишечного барьера, а бактериальные продукты, такие как метаболиты и флагеллин, индуцируют IL-22 хозяина.
Чтобы определить роль жгутиков в предотвращении проницаемости кишечника, исследователи сначала пролечили новорожденных мышей антибиотиками, чтобы нарушить их микробиом. Через неделю после отлучения от матери группа взяла кишечные ткани животных и обработала их жгутиками из комменсальных Clostridia или патогенных Salmonella. "Комменсальные жгутики и патогенные жгутики структурно и функционально отличаются друг от друга", - поясняет Наглер. Обе обработки жгутиками привели к выработке барьерного защитного IL-22 в кишечнике. "Очень интересно, что почти один и тот же белок, но с разными аминокислотами вызывает разные реакции", - отметила Памела Чанг, иммунолог из Корнельского университета, которая не принимала участия в исследовании.
Поскольку IL-22 способствует целостности кишечника, участники исследования выяснили, снижают ли молекулы комменсальных клотридий проницаемость кишечного барьера. Они нарушили микробиом кишечника с помощью неонатального воздействия антибиотиками. После отлучения от матери исследователи вводили мышам жгутики клостридий или сальмонелл в три разных дня в течение одной недели. По окончании этих процедур ученые перорально вводили мышам флуоресцеин изотиоцианат (FITC)-декстран. Исследователи наблюдали за выделением FITC-декстрана в кровь из кишечника, что является показателем негерметичности кишечного барьера. У мышей, получивших жгутики Clostridia, в сыворотке было меньше FITC-декстрана по сравнению с животными, не подвергавшимися воздействию, и с теми, которые получили жгутики патогенных Salmonella.
Лиганды ариловых углеводородных рецепторов (AhR), такие как индол, также способствуют выработке иммунными клетками IL-22, поэтому исследователи изучили влияние этого продукта на выработку IL-22. Используя процесс, аналогичный экспериментам со жгутиками, авторы нарушили микробиом новорожденных мышей. Они показали, что ткани кишечника отнятых от матери мышей, стимулированные индолом, индуцировали выработку IL-22, хотя и в меньшем количестве, чем при обработке жгутиками.
Чтобы определить влияние индола на целостность кишечного барьера, мышам после отъема от матери в течение недели перорально вводили индол, а затем перорально вводили FITC-декстран для оценки проницаемости кишечника. Введение индола уменьшило количество FITC-декстрана, попавшего в кровь. Однако исследователи продемонстрировали, что это не зависит от действия IL-22, нейтрализовав IL-22 с помощью антител через неделю после отлучения от матери и не обнаружив никакого влияния на проницаемость кишечника. Это позволило предположить, что барьерная защита с помощью продуктов Clostridia выходит за рамки одного только IL-22.
По словам Наглер, это исследование показывает, как бактерии рода Clostridia защищают кишечный барьер и предотвращают пищевую аллергию. "Можно представить, что если у кого-то дисбиотический микробиом, и у него недостаточно или вообще нет клостридий, содержащих эти специфические молекулы, то у него может быть больше шансов развить пищевую аллергию", - считает Чанг. Наглер полагает, что эти результаты имеют широкое значение для понимания кишечного микробиома и здоровья хозяина. "Поддержание эффективной барьерной защитной реакции имеет фундаментальное значение для целого семейства неинфекционных хронических заболеваний, которые растут параллельно с пищевой аллергией", - сказала она.
