Хотя мы в основном думаем об иммунной системе как о защите от патогенных бактерий, иммунные клетки также вырабатывают антитела против триллионов полезных бактерий, живущих в нашем кишечнике.
Эти антитела не дают дружественным бактериям выйти за пределы кишечника. Но ученые не знают, нацелены ли наши иммунные клетки в основном на каждый вид бактерий в отдельности, или же они распознают сразу множество видов микроорганизмов. Ответ на этот вопрос имеет значение для лечения кишечных заболеваний, поскольку в идеале терапия должна быть направлена на патогены, а полезные виды должны оставаться нетронутыми.
В исследовании, опубликованном 8 июля в журнале Science Immunology, сообщается, что мыши вырабатывают антитела, которые чрезвычайно специфичны для конкретных видов бактерий, обитающих в их кишечнике. Репертуар антител в кишечнике мышей подобен отпечатку пальца: он уникален и зависит от того, какие штаммы бактерий колонизировали их кишечный тракт. Такая специфичность по отношению к определенным видам бактерий может означать, что будущие иммунные методы лечения могут быть направлены против патогенных бактерий, не оказывая негативного влияния на остальную флору нашего кишечника.
"Это прекрасная статья. Это то, о чем все мечтали", - говорит Шарлотта Каннингем-Рандлс, иммунолог из Медицинской школы Икан при Маунт-Синай, которая не принимала участия в исследовании. "Когда вы вырабатываете это [антитело] в своем кишечном тракте, это продиктовано тем, что находится в вашем желудочно-кишечном тракте. Другими словами, это индивидуально для вас".
Ранее ученые знали, что организм вырабатывает антитела IgA - наиболее распространенный тип антител - которые связываются с кишечными бактериями, не позволяя им атаковать ткани хозяина за пределами кишечника. Но оставалось неизвестным, как именно эти антитела воздействуют на триллионы бактерий в кишечнике.
Чтобы выяснить это, исследователи ввели один из восьми видов бактерий в кишечник безмикробных мышей. Обычно эти безмикробные мыши вырабатывают очень мало IgA в сыворотках крови, фекалиях, слюне и других выделениях. Но после жизни с бактериями в кишечнике они начинают вырабатывать огромное количество IgA.
Через три недели были получены IgA от мышей из сыворотки крови и фекалий. Затем исследователи проверили, насколько хорошо антитела связываются с другими видами бактерий. В основном, IgA связывались только с одним видом бактерий, лишь незначительно пересекаясь с другими видами того же рода. Некоторые из этих антител были даже специфичны только к одному штамму бактерий внутри вида.
"Похоже, что иммунная система может различать разные виды бактерий, и это здорово", - говорит Джеремайя Фейт, соавтор исследования. Хотя в кишечнике человека есть несколько общих видов бактерий, есть и такие, которые не пересекаются, поэтому если эти результаты применимы к людям, то у каждого из нас есть антитела, адаптированные к нашим конкретным обитателям. "Это означает, что иммунная система отличает меня от вас", - говорит Фейт.
Далее ученые попытались выяснить, вырабатывают ли мыши с разными видами бактерий в кишечнике такие же видоспецифические антитела. Для этого они ввели все восемь видов бактерий в организм безмикробных мышей. Затем, три недели спустя, они использовали В-клетки этих мышей для получения гибридом, объединив В-клетки и миелом. Гибридомы позволяют исследователям производить множество моноклональных антител IgA in vitro.
Гибридомы IgA, полученные из В-клеток мышей-гнотобиотиков, показали, что большинство клонов IgA распознают один вид бактерий, в то время как небольшая часть проявляет перекрестную реактивность. Гибридомы произвели 21 отдельный IgA, 19 из которых были нацелены только на один вид бактерий (некоторые были специфичны только к одному штамму). Только два IgA связывали все восемь видов бактерий. Учитывая отличительные виды бактерий и штаммовый состав, характерный для кишечника каждого человека, эти результаты позволяют предположить, что репертуар антител IgA формируется уникальным образом для связывания "собственных" бактерий кишечника.
Исследователи также обнаружили, что они могут перорально доставлять эти антитела, произведенные гибридомой, мышам с ослабленным иммунитетом. Удивительно, но антитела пережили путешествие через желудок и кишечник и были обнаружены в образцах фекалий. Авторы исследования говорят, что это указывает на потенциальный способ доставки терапевтических антител для борьбы с патогенными бактериями.
Патогенные бактерии могут вызывать воспаление кишечника и изменять микросреду кишечника, уничтожая полезные бактерии. Бактериальные инфекции иногда лечат антибиотиками, которые также могут негативно влиять на комменсальные микробы кишечника. Результаты этого исследования показывают, что потенциально можно создать антитела, которые будут нацелены на уничтожение патогенных бактерий, оставляя при этом остальные бактерии в кишечнике нетронутыми.
"Удивительно... что антитела не усваивались, как бифштекс", - говорит Каннингем-Рандлс, и непонятно, почему они не усваивались. Но это хорошая новость, говорит она, поскольку это означает, что вам не придется самим вырабатывать антитела; вместо этого, возможно, "вы можете просто выпить что-нибудь".
Чанг Ким, иммунолог из Мичиганского университета, который не принимал участия в исследовании, говорит, что терапевтические последствия этой работы - это "вещь номер один", которую исследователи должны изучить дальше. Он говорит, что ученые потенциально могли бы создавать антитела против патогенных бактерий таким же образом, как в исследовании, а также заменить антитела в кишечнике у пациентов с иммунодефицитом, страдающих от дисбактериоза - дисбаланса микробного сообщества кишечника, вызванного недостаточной выработкой антител, от которого страдает до 1 из каждых 700 человек в некоторых географических регионах.
