Nowa droga komunikacji jelita z płucami odkryta przez naukowców z University of Toronto

Zespół naukowców z Uniwersytetu w Toronto, kierowany przez Arthura Morthę, profesora immunologii na Wydziale Medycyny Temerty, zidentyfikował nową oś komunikacyjną między jelitem a płucami. Badanie to ujawnia, jak mało znany członek mikrobiomu jelitowego wpływa na środowisko immunologiczne płuc, zarówno w sposób korzystny, jak i szkodliwy dla zdrowia oddechowego.

Mikrobiom jelitowy a zdrowie całego organizmu

„Mikroby jelitowe, żyjące w harmonii w naszym przewodzie pokarmowym, odgrywają kluczową rolę w regulacji układu odpornościowego. Coraz więcej dowodów wskazuje, że te mikroorganizmy wpływają na funkcjonowanie innych narządów, takich jak płuca, mózg, skóra czy stawy” – podkreśla Mortha.

Badania ostatnich dekad wykazały, że zmiany w składzie mikrobiomu jelitowego mogą wiązać się z wieloma schorzeniami, w tym otyłością, alergiami, nowotworami i zaburzeniami psychicznymi. Dotychczas jednak większość badań skupiała się na bakteriach, które stanowią największą część mikrobiomu.

W opublikowanym w czasopiśmie Cell badaniu Mortha i jego zespół skoncentrowali się na mniej znanej grupie mikroorganizmów – pierwotniakach. Te jednokomórkowe organizmy, choć większe i bardziej złożone niż bakterie, często żyją w symbiozie z organizmem gospodarza.

Rola pierwotniaka Tritrichomonas musculis

Naukowcy badali pierwotniaka o nazwie Tritrichomonas musculis (T. mu), który żyje w jelitach myszy. Odkryli, że myszy skolonizowane przez T. mu miały podwyższony poziom specyficznych komórek odpornościowych w płucach. Co więcej, wykazano, że niektóre z tych komórek pochodziły z jelit i przemieszczały się do płuc, gdzie modulowały lokalne środowisko immunologiczne.

„T. mu działa jak dyrygent, który w jelicie reguluje układ odpornościowy, wpływając na inne regiony ciała” – wyjaśnia Mortha.

Korzyści i zagrożenia

Badanie wykazało, że T. mu zwiększa stan zapalny w drogach oddechowych, co nasila objawy astmy alergicznej. Jednak jednocześnie pierwotniak ten działa ochronnie przed infekcjami układu oddechowego.

Podczas współpracy z profesorem genetyki molekularnej Jun Liu naukowcy przeprowadzili eksperymenty w Toronto High Containment Facility, analizując wpływ zmienionego krajobrazu immunologicznego na gruźlicę. Odkryli, że wyższe poziomy komórek odpornościowych w płucach myszy skolonizowanych przez T. mu tworzą barierę przeciwdrobnoustrojową, ograniczającą rozwój infekcji gruźliczej.

„Ten pierwotniak ma silny wpływ na układ odpornościowy – z jednej strony zaostrza choroby zapalne, takie jak rak jelita grubego czy nieswoiste zapalenia jelit, a z drugiej zwiększa odporność na ciężkie infekcje” – podkreśla Mortha.

Możliwe zastosowania kliniczne

Analizując próbki plwociny od pacjentów z ciężką astmą, naukowcy zidentyfikowali genetyczne ślady pierwotniaków. Wykazali, że sygnały te były wyraźniejsze u pacjentów z ciężką astmą niż u tych z innymi stanami zapalnymi płuc. Sugeruje to, że odkrycia na modelach mysich mogą być również istotne u ludzi.

„Obecność określonych pierwotniaków może być wykorzystana do przewidywania ryzyka rozwoju ciężkiej astmy lub wyboru optymalnej terapii” – tłumaczy Mortha.

Nowe kierunki badań

Naukowcy planują teraz zbadać, w jaki sposób inne narządy mogą być modulowane przez mikrobiom jelitowy oraz śledzić migrację komórek odpornościowych z jelit do innych organów.

„Migracja komórek odpornościowych między narządami to nowy mechanizm komunikacji w organizmie, szczególnie za pośrednictwem mikrobiomu” – podsumowuje Mortha.

„Nasze odkrycia zmieniają postrzeganie relacji z mikrobiomem. Pokazują, że nie powinniśmy ograniczać się do badań nad bakteriami, lecz uwzględniać również pierwotniaki i inne zaniedbane mikroorganizmy, aby lepiej zrozumieć zdrowie i choroby.”

Źródło: Cell, University of Toronto