Многие заболевания, вызванные дисрегуляцией иммунной системы, такие как аллергия, астма и аутоиммунитет, можно отнести к событиям, развивающимся в первые несколько месяцев после рождения.
На сегодняшний день механизмы развития иммунной системы до конца не изучены. Тем не менее, исследователи из Каролинского института смогли доказать связь между грудным молоком, полезными кишечными бактериями и развитием иммунной системы. Исследование опубликовано в журнале Cell.
"Возможное применение наших результатов - это профилактический метод снижения риска развития аллергии, астмы и аутоиммунных заболеваний в более позднем возрасте, помогая иммунной системе наладить свои регуляторные механизмы", - рассказал в интервью Science Daily соавтор статьи Петтер Бродин, педиатр и научный сотрудник отделения женского и детского здоровья Каролинского института. "Мы также считаем, что определенные механизмы, выявленные в исследовании, могут в конечном итоге привести к другим видам лечения подобных заболеваний, а не только к профилактике".
Распространенность аутоиммунных заболеваний, таких как астма, диабет 1 типа и болезнь Крона, растет среди детей и подростков в некоторых частях мира. Давно известно, что риск развития этих заболеваний во многом определяется событиями раннего периода жизни; например, существует корреляция между ранним использованием антибиотиков и более высоким риском развития астмы. Известно также, что грудное вскармливание защищает от большинства этих заболеваний. Существует также связь между особыми, защитными бактериями на коже, в дыхательных путях и кишечнике и снижением риска иммунологических заболеваний. Однако еще многое предстоит узнать о том, как эти бактерии формируют иммунную систему.
Исследователи из Каролинского института изучали, как неонатальная иммунная система адаптируется к многочисленным бактериям, вирусам, питательным веществам и другим факторам окружающей среды, которым подвергается ребенок в первые месяцы жизни. Более ранние исследования показали, что бифидобактерии широко распространены среди детей, находящихся на грудном вскармливании, в странах с низким уровнем заболеваемости аутоиммунными заболеваниями.
Грудное молоко богато HMOs (олигосахаридами человеческого молока - human milk oligosaccharides), которые младенцы не в состоянии метаболизировать самостоятельно. Производство этих сложных сахаров связано с эволюционным преимуществом питания определенных кишечных бактерий, которые играют важную роль в иммунной системе. Бифидобактерии - один из таких классов бактерий.
"Мы обнаружили, что у детей, чья кишечная флора способна расщеплять НМО, меньше воспалительных процессов в кишечнике",
- отмечает Бродин. "Возможно, это объясняется уникальной способностью бифидобактерий расщеплять НМО, размножаться у вскармливаемых детей и оказывать благотворное влияние на развивающуюся иммунную систему в раннем возрасте". У детей, находившихся на грудном вскармливании и получавших дополнительные бифидобактерии, в кишечнике был повышен уровень молекул ILA и Galectin-1. ILA (индол-3-молочная кислота) необходима для преобразования молекул HMO в питательные вещества; Galectin-1 играет центральную роль в активации иммунного ответа на угрозы и нападения. По мнению исследователей, галектин-1 - это недавно открытый и критически важный механизм сохранения бактерий с полезными, противовоспалительными свойствами в кишечной флоре.
Результаты основаны на анализе данных 208 детей, находившихся на грудном вскармливании и родившихся в Каролинской университетской больнице в период с 2014 по 2019 год. Исследователи также использовали новые методы для анализа иммунной системы даже по небольшим образцам крови. Кроме того, вторая когорта, сформированная Калифорнийским университетом, в которой младенцы находились исключительно на грудном вскармливании, а половина получала добавку B. infantis, была проанализирована на предмет энтерального воспаления.
Одним из ограничений исследования является то, что исследователи не смогли изучить функционирование иммунной системы непосредственно в кишечнике и были вынуждены прибегнуть к образцам крови. Не все аспекты иммунной системы кишечника можно увидеть при анализе крови, а брать биопсию кишечника у здоровых новорожденных не представляется этически оправданным. Теперь исследователи надеются проследить за младенцами-участниками в течение более длительного времени, чтобы увидеть, у кого из них может развиться атопическая экзема, астма и аллергия.
"Мы планируем новый эксперимент с использованием бактериальной замены, чтобы узнать, сможем ли мы помочь всем младенцам иметь более здоровый иммунологический старт в жизни", - говорит Бродин. "Мы также работаем с другими исследователями, чтобы сравнить развитие иммунной системы у шведских детей с детьми, растущими в сельских районах Африки к югу от Сахары, где распространенность аллергии намного ниже".
Bethany M. Henrick et al. Опосредованный бифидобактериями импринтинг иммунной системы в раннем возрасте (аннотация).
Взаимодействие иммунитета и микроорганизмов в раннем возрасте влияет на риск развития аллергии, астмы и других воспалительных заболеваний. Грудное вскармливание способствует более здоровым иммунно-микробным отношениям, обеспечивая питательными веществами специализированные микроорганизмы, которые в свою очередь приносят пользу иммунной системе хозяина. Такие бактерии коэволюционировали с человеком, но в современном обществе встречаются все реже.
В данном исследовании мы показали, что недостаток бифидобактерий, и в частности истощение генов, необходимых для утилизации олигосахаридов человеческого молока (HMO) в метагеноме, связано с системным воспалением и иммунной дисрегуляцией в раннем возрасте. У младенцев на грудном вскармливании, получавших Bifidobacterium infantis EVC001, которая экспрессирует все гены утилизации HMO, кишечные цитокины T helper 2 (Th2) и Th17 были подавлены, а интерферон β (IFNβ) индуцирован. Фекалии младенцев, получавших добавку EVC001, содержат большое количество индолелактата, а полученная из B. infantis индол-3-молочная кислота (ILA) повышает уровень иммунорегуляторного галектина-1 в клетках Th2 и Th17 во время поляризации, обеспечивая функциональную связь между полезными микроорганизмами и иммунорегуляцией в первые месяцы жизни.
