Новости

В недавнем исследовании, размещенном на сервере препринтов medRxiv, ученые из Бразилии и США изучили вероятное влияние микробиоты кожи на исходы кожного лейшманиоза.    Кожный лейшманиоз, вызываемый Leishmania braziliensis, приводит к воспалению и повреждению кожи с непредсказуемым и весьма вариабельным исходом. Инфекция может проявляться клинически в виде одиночных заживающих дерматологических поражений или хронических кожных язв, с поражениями слизистых оболочек и диссеминированными поражениями. Количество паразитов и иммунологические реакции хозяина могут повлиять на прогноз заболевания. Лечение пятивалентной сурьмой (Sbv) не помогает устранить поражения, а терапевтические вакцины отсутствуют. Поэтому улучшение понимания иммунопатогенеза заболевания может помочь в разработке целевых и эффективных препаратов против Leishmania braziliensis.    В исследованиях сообщалось, что нарушение целостности кожи Leishmania braziliensis приводит к дисбиозу микробиома, способствуя патологическим изменениям и повышению уровня воспалительных цитокинов и хемокинов, таких как интерлейкин-17 и интерлейкин-1β. Однако клиническая значимость иммунологических данных неясна. В данном исследовании ученые выясняли, влияет ли микробиом кожи на иммунологические реакции и исходы кожного лейшманиоза.    Группа провела комплексный мультитранскриптомный анализ микробиома кожи и транскриптома 62 человек, инфицированных L. braziliensis, среди которых было 20 и 42 мужчины и женщины соответственно, средний возраст участников составил 30 лет. Мазки пораженной и контралатеральной непораженной кожи были подвергнуты ампликонному секвенированию 16S рРНК (16S-seq) для оценки микробных профилей.    Биоптаты пораженных тканей были подвергнуты анализу секвенирования РНК для определения транскриптомных профилей хозяина, а для количественной оценки бактериального бремени поражения была проведена количественная ПЦР. В связи с большим количеством Staphylococcus aureus в очагах поражения, что было определено дифференциальным анализом обилия таксонов между образцами мазков с пораженной и контралатеральной непораженной кожи, был создан специализированный пан-геном Staphylococcus aureus с использованием клинических изолятов S. aureus. Для изучения вероятного вклада индуцированного бактериями Staphylococcus aureus интерлейкина-1β в патогенез заболевания, у мышей, инфицированных L. braziliensis и колонизированных S. aureus были нейтрализованы сигнальные пути IL-1β. Кроме того, были проведены анализ непрерывной дифференциальной экспрессии генов (DGE) и анализ онтологии генов (GO).    В полученные данные вошли:    (i) данные анализа секвенирования РНК из биоптатов пораженных участков (n=51), полученные до терапии Sbv;     (ii) набор данных секвенирования 16S рибосомальной рибонуклеиновой кислоты из образцов мазков, полученных с пораженных поверхностей до терапии Sbv и во время наблюдения (с 30-го по 240-й день) у нескольких пациентов;     (iii) библиотека S. aureus, приготовленная из образцов поражения, и их генетические последовательности; и     (iv) данные клинического мета-анализа, включая демографические переменные. Данные клинического мета-анализа включали место и размер поражения, лимфаденопатию, показатели гиперчувствительности замедленного типа, продолжительность заживления и исходы заболевания.    Бактериальное бремя было более значительным в пораженных мазках, чем в мазках с непораженной, контралатеральной кожи, и у 84% пациентов наблюдались изменения микробиома кожи при лейшманиозных поражениях. В микробиоме поражения преобладали Staphylococcus aureus, затем Streptococcus и Corynebacterium. Обилие золотистого стафилококка ассоциировалось с задержкой заживления, худшими клиническими исходами и повышенной экспрессией воспалительных цитокинов семейства IL-1, особенно IL-1β, и хемокинов семейства C-X-C motif ligand (CXCL), участвующих в хемотаксисе нейтрофилов.    IL-1β играет важную роль в модуляции исходов кожного лейшманиоза у мышей, колонизированных S. aureus, а нейтрализация IL-1β уменьшает воспаление. Результаты показали, что IL-1 определяет тяжесть заболевания в лейшманиозных поражениях у мышей с преобладанием S.aureus, и поэтому IL-1 может быть направлен на разработку терапевтических средств для лечения кожного лейшманиоза у людей. У пациентов с повышенным количеством S.aureus наблюдалась отсроченная реакция на лечение, а поражения сохранялись более 300 дней.    Результаты показали, что повышенное количество паразитов связано с неудачами в лечении и что долгосрочные изменения, наблюдаемые в микробиоме лейшманиозного поражения, не могут быть обусловлены только лечением Sbv. Отклонения в микробиоме поражения были связаны с повышенной экспрессией провоспалительных генов. Результаты исследования показали связь между микробиомом поражения, клиническими исходами, цитотоксическими и провоспалительными транскриптомами хозяина, но не с ответами, связанными с В-лимфоцитами.    В очагах поражения с повышенным количеством L. braziliensis наблюдались провоспалительные генетические сигнатуры, а также повышенное количество цитотоксических Т-лимфоцитов и натуральных киллеров. Колонизация S. aureus способствовала развитию заболевания у мышей из-за усиления воспаления, что указывает на то, что S. aureus способствовал развитию воспаления, связанного с лейшманиозом, и исходам заболевания.    Гены, наиболее сильно ассоциированные с лейшманиозом, включали гены, кодирующие связанные с цитотоксичностью рецепторы и эффекторные вещества, такие как перфорин-1, гранулизин, гранзим B и иммуноглобулиноподобный рецептор клеток-киллеров 2DL4 (KIR2DL4). Другие связанные гены кодируют хемотаксис нейтрофилов и эффекторные функции, такие как CXCL-3, молекула клеточной адгезии 3 (CEACAM3), связанная с карциноэмбриональным антигеном, и CXCL-1; и воспалительные цитокины, такие как IL-1α, -1β,-24, ингибитор секреторной лейкоцитарной пептидазы (SLPI) и онкостатин М.    В целом, результаты исследования показали, что микробиом кожи при лейшманиозных поражениях влияет на прогрессирование заболевания и может задерживать время заживления из-за повышенного уровня IL-1.

Парадигма развития истоков здоровья и заболеваний предполагает, что события раннего периода жизни оказывают долгосрочное воздействие на здоровье, в том числе на развитие микробных сообществ кишечника, метаболическое программирование и пищевое поведение, и все эти факторы вовлечены в патогенез ожирения у детей.    Уровень ожирения у детей вызывает обеспокоенность: 15% и 22% канадских и американских детей и подростков соответственно классифицируются как страдающие ожирением. Хорошо известно, что бактериальный микробиом кишечника играет важную роль в метаболизме хозяина. Исследования выявили сильные ассоциации между составом микробиома кишечника грудных детей, траекториями их роста и риском появления избыточного веса или ожирения в проспективных когортах новорожденных, а также причинно-следственные связи, подтвержденные в экспериментальных моделях. Однако мало известно о роли грибковых колонизаторов кишечника в этих событиях как неотъемлемых членов этой сложной экосистемы.    Микробиом кишечника младенца развивается в ходе динамического процесса, состоящего из поэтапных последовательностей, начиная с момента рождения, с тесной связью с метаболизмом хозяина. Хотя описание этих ранних жизненных паттернов ограничено для грибов кишечника (в совокупности называемых микобиомом кишечника), есть доказательства того, что грибки также интегрированы в определенные паттерны созревания.    Новорожденные изначально колонизированы Candida, Malassezia, Cladosporium и Saccharomyces, а затем, в возрасте около 3 месяцев, демонстрируют сообщества, изобилующие Debaryomyces, Candida, Malassezia и Cladosporium. Начиная с возраста 1 год, микобиом смещается в сторону доминирования Saccharomyces, наряду с увеличением присутствия Rhodotorula. Эти закономерности созревания, вероятно, обусловлены расширением спектра воздействий в течение ранней жизни: 3-месячный младенец подвергается большему воздействию кожных микроорганизмов, таких как Malassezia, благодаря грудному вскармливанию и частому контакту с кожей при уходе.    Напротив, с введением твердой пищи и развитием ползания младенцы подвергаются воздействию большего числа грибков пищевого или экологического происхождения, таких как Saccharomyces и Fomitopsis. С точки зрения разнообразия, модели созревания микобиома противоречивы в различных исследованиях, с сообщениями об увеличении, уменьшении и неизменных или колеблющихся показателях альфа-разнообразия в течение ранней жизни. Кроме того, сообщалось о дифференциальных ассоциациях между бета-разнообразием грибков и возрастом младенца. Помимо этих моделей созревания микобиома кишечника новорожденных, не совсем понятно, как факторы хозяина и окружающей среды влияют на формирование микобиома кишечника и как это может впоследствии повлиять на траектории роста ребенка.    Последние данные, полученные на взрослых людях, подчеркивают потенциальную роль микобиома кишечника в развитии ожирения. Например, ожирение было связано с уменьшением разнообразия микобиома; относительное обилие Rhodotorula mucilaginosa отрицательно коррелировало с индексом массы тела и висцеральным жиром; а у взрослых, подвергшихся диетическому снижению веса, наблюдалось селективное увеличение количества Mucor.    Мышиные модели продемонстрировали причинный вклад микобиома кишечника в энергетический баланс организма, а одно исследование показало потенциал липаз, производимых Candida parapsilosis, в усилении усвоения жирных кислот из диеты с высоким содержанием жиров. Хотя эти результаты дали некоторое представление о роли некоторых особенностей микобиома в метаболизме питательных веществ, наше понимание развития микобиома кишечника новорожденных и его роли в детском ожирении ограничено.     Чтобы устранить этот пробел в знаниях, мы определили закономерности созревания микобиома на первом году жизни и оценили их связь с индексом массы тела (ИМТ) в течение первых 5 лет жизни в подгруппе из 100 новорожденных, за которыми велось наблюдение в рамках Канадского когортного исследования здорового развития младенцев. Оценивая экологические показатели на индивидуальном уровне и учитывая влияние ковариаций, имеющих отношение к созреванию микробиома и метаболизму, мы выявили четкую связь между моделями созревания микобиома новорожденных и ростом в раннем детстве.    Увеличение разнообразия грибков в течение первого года жизни связанно с ИМТ родителей и ребенка. Связь между богатством грибков и ИМТ в раннем возрасте изменяется под влиянием ИМТ матери, диеты матери, воздействия антибиотиков на ребенка и бета-разнообразия бактерий. Кроме того, численность Saccharomyces, Rhodotorula и Malassezia дифференцированно связана с ИМТ в раннем возрасте. Используя моделирование структурных уравнений, мы определили, что вклад микобиома в ИМТ, вероятно, опосредован бактериальным микробиомом. Это демонстрирует, что созревание микобиома и траектории роста младенцев четко связаны между собой, что свидетельствует в пользу включения грибков в более крупные исследования педиатрического микробиома.    Сильной стороной нашего исследования стал комплексный анализ, включающий лонгитюдный анализ младенческих, материнских, отцовских и экологических факторов для оценки индивидуальных закономерностей созревания микобиома и его связи с ИМТ в первые 5 лет жизни. Во многих исследованиях микобиома кишечника младенцев и траекторий роста младенцев отсутствуют данные о матери и отце, но благодаря данному исследованию мы смогли провести анализ с учетом соответствующих факторов. Кроме того, оценка факторов, распространяющихся на период беременности,  дает ценное представление о важности воздействия до родов, которое может быть изменено для влияния на здоровье новорожденного.    В целом, наши результаты свидетельствуют о том, что факторы ранней жизни и материнские факторы могут в совокупности влиять на динамику роста в первые 5 лет жизни в ассоциации с закономерностями созревания микобиома и конкретными грибковыми таксонами. Дальнейшая характеристика закономерностей созревания микобиома в больших когортах младенцев является оправданной, поскольку в настоящее время наше понимание становления микобиома и его связи с развитием новорожденных очень ограничено.     Будущие оценки роли различий в направленности грибкового богатства в раннем возрасте на ИМТ и метаболизм будут иметь решающее значение для понимания этой интригующей взаимосвязи. В частности, будет важно подтвердить эти результаты на уровне популяции, чтобы определить, могут ли конкретные модели созревания микобиома предрасполагать младенцев к связанным с метаболизмом последствиям для здоровья. Параллельно необходимы исследования для выяснения роли микобиома в детерминантах роста и метаболизма в раннем возрасте.