Niektórzy ludzie łatwo wracają do zdrowia po infekcjach bakteryjnych, podczas gdy u innych szybko rozwija się sepsa, zagrażająca życiu nadmierna reakcja układu odpornościowego na zakażenie. Sepsa powoduje rozległy stan zapalny i uszkodzenie narządów. W wielu przypadkach sama nadmierna odpowiedź immunologiczna staje się bardziej niebezpieczna niż bakterie wywołujące infekcję.

Wcześniejsze badania sugerowały, że mikrobiota jelitowa odgrywa ważną rolę w regulacji podstawowego stanu odporności i może wpływać na podatność na choroby zakaźne. Teraz naukowcy z Koreańskiego Instytutu Badań Nauk Biologicznych i Biotechnologii (KRIBB) wykazali, że przyczyną hiperzapalnej reakcji immunologicznej może być nie tylko sam atakujący patogen, ale także mikroorganizmy już żyjące w jelitach.

Zespół badawczy pod kierownictwem doktora Hwi-Won Seo i dr Choong-Min Ryu z Centrum Badań nad Chorobami Zakaźnymi Koreańskiego Instytutu Badawczego Nauk Biologicznych i Biotechnologii (KRIBB), we współpracy z prof. Doo-Jin Kimem z Uniwersytetu Narodowego Chungbuk, zidentyfikował specyficzną grupę mikroorganizmów jelitowych, która może drastycznie nasilić sepsę, powodując nadmierną wrażliwość komórek odpornościowych.

Autorzy badania zaobserwowali, że nawet u genetycznie identycznych myszy przebieg infekcji różnił się znacząco w zależności od składu ich mikrobioty jelitowej. Po ekspozycji na taką samą ilość bakterii patogennych niektóre myszy przeżyły z relatywnie łagodnymi objawami, podczas gdy stan innych szybko się pogarszał, a wskaźniki przeżywalności były znacznie niższe z powodu nadmiernej aktywacji układu odpornościowego.

Dalsza analiza wykazała, że jednym z kluczowych czynników związanych z ciężką postacią choroby była obecność bakterii jelitowych z rodziny Muribaculaceae. Bakteria o nazwie Sangeribacter muris KT1-3 wytwarza metabolity, które wprowadzają komórki układu odpornościowego w stan nadmiernej nadwrażliwości.

Gdy patogeny wnikały do organizmu myszy mającej w jelitach Sangeribacter muris KT1-3, układ odpornościowy reagował znacznie agresywniej niż to konieczne, co prowadziło do niekontrolowanego stanu zapalnego i śmiertelnej sepsy.

Aby potwierdzić, że sama mikrobiota jelitowa była odpowiedzialna za te skutki, zespół przeprowadził również eksperymenty z przeszczepem mikrobioty kałowej. Po przeniesieniu mikrobiomu jelitowego związanego z ciężką infekcją do myszy, które w innym przypadku byłyby oporne, wskaźniki przeżywalności gwałtownie spadły. Z kolei przeszczepienie zdrowszej mikrobioty poprawiło wyniki przeżywalności.

Badanie wykazało ponadto, że metabolity wytwarzane przez określone mikrobioty jelitowe mogą pobudzać komórki układu odpornościowego do aktywności przekraczającej ich normalny próg aktywacji. Ta nadmierna wrażliwość immunologiczna powodowała, że nawet stosunkowo niewielkie bodźce zewnętrzne wywoływały gwałtowne reakcje zapalne, ostatecznie prowadząc do sepsy zagrażającej życiu.

Zdaniem autorów publikacji ich praca otwiera nowe możliwości dla strategii zarządzania zakażeniami, opartych na mikrobiomie, w tym - przewidywania podatności na ciężką sepsę i zmniejszania ryzyka infekcji poprzez modulację mikrobioty jelitowej. Podejście to może mieć również implikacje dla trudnych do leczenia schorzeń, takich jak infekcje wywołane przez bakterie oporne na antybiotyki.

„To badanie pokazuje, że mikrobiota jelitowa może fundamentalnie zmieniać intensywność odpowiedzi immunologicznej, a tym samym determinować przebieg infekcji” – powiedział dr Hwi-Won Seo - „Oczekujemy, że te odkrycia przyczynią się do przyszłego rozwoju technologii opartych na mikrobiomie, służących do przewidywania infekcji i regulacji odporności”.

Paweł Wernicki (PAP)

pmw/ zan/