Связь иммунитета и микробиоты

Иммунная система постоянно начеку. Она должна быть готова в любое время атаковать врагов, а также уметь отличать их от друзей и невинных прохожих.

Иногда в иммунной системе происходит сбой и она начинает атаковать собственные клетки организма. В результате возникают аутоиммунные заболевания — от диабета первого типа до рассеянного склероза.

Почему это происходит и при чем тут микробиота — разбираемся в этой статье.

Содержание

• Когда иммунная система начинает атаковать сама себя
• Связь аутоиммунных заболеваний и микробиоты
• Как поддерживать здоровье микробиоты

Когда иммунная система начинает атаковать сама себя

Иммунная система защищает организм от патогенов: вирусов, бактерий, паразитов. А еще от аллергенов, токсинов и злокачественных клеток. Для этого у нее есть два основных инструмента: антитела и иммунные клетки.

Антитела — это белки, которые перемещаются по кровотоку, связываются с патогенами или их белками — антигенами — и нейтрализуют их. Кроме того, антитела могут «привлекать» иммунные клетки, чтобы уничтожить «врага».

Важные (но не единственные) клетки иммунной системы — лимфоциты. Каждый лимфоцит занимается своим делом: одни — обнаруживают «чужаков», другие — их уничтожают, третьи — запоминают, чтобы в следующий раз быстро среагировать, четвертые — передают информацию новым клеткам, чтобы те тоже знали, как выглядит «враг». Это очень сложная и скоординированная система.

Лимфоциты делятся на большие NK-клетки (натуральные киллеры) и малые — Т- и В-лимфоциты. К Т-лимфоцитам относятся хелперы, киллеры, цитотоксические и регуляторные клетки.

В норме организм обладает иммунной толерантностью к своим антигенам, то есть умеет отличать свои клетки и белки от чужих. Но иногда в иммунной системе происходит сбой и развиваются аутоиммунные заболевания.

Наиболее распространенные аутоиммунные заболевания:

• Сахарный диабет 1 типа. Иммунная система атакует бета-клетки поджелудочной железы. Больной чувствует сильную жажду, нехватку сил, иногда — постоянный голод.
• Ревматоидный артрит — в этом случае иммунная система разрушает суставы. Суставы (в основном рук и ног) опухают, болят, а пальцы неестественно загибаются и скручиваются.
• Рассеянный склероз — разрушаются нейроны головного мозга и их миелиновая оболочка.
• Язвенный колит — поражение слизистой оболочки кишечника и проживающих в нем бактерий. Слизистая оболочка воспаляется, а больного мучают боли в животе, тошнота и расстройства пищеварения.
• Псориаз — иммунная система атакует кожу, из-за чего она высыхает, краснеет и шелушится.

Некоторые аутоиммунные заболевания затрагивают не одну, а несколько систем. Так проявляет себя системная красная волчанка. Ее симптомы настолько неспецифичны, что диагностировать болезнь очень трудно.

Прежде чем разовьется аутоиммунное заболевание, организм должен выработать и накопить антитела к собственным тканям. Точная причина, по которой происходит сбой, пока неизвестна. Ученые выдвигают предположения и изучают факторы риска.

Например, при аутоиммунных реакциях изменяется активность регуляторных Т-лимфоцитов. В норме эти клетки уничтожают аутореактивные клетки и секретируют противовоспалительные молекулы.

Факторы риска аутоиммунных заболеваний:

• Генетика. Аутоиммунные заболевания у кого-то из близких родственников значительно увеличивают риск развития подобных нарушений у потомков.
• Пол. Женщины страдают аутоиммунными заболеваниями чаще, чем мужчины.
• Возраст. Аутоиммунные заболевания чаще возникают у молодых, чем у пожилых.
• Инфекционные заболевания. Некоторые инфекции могут способствовать развитию аутоиммунных болезней.

Кроме того, активно изучается влияние микробиоты на иммунитет и на развитие аутоиммунных болезней.

Связь аутоиммунных заболеваний и микробиоты

В кишечнике человека живет около 100 триллионов бактерий разных типов.

Микрофлора кишечника здоровых взрослых в основном состоит из шести типов бактерий:

• Firmicutes,
• Proteobacteria,
• Bacteroidetes,
• Actinobacteria,
• Fusobacteria,
• Verrucomicrobia.

Бактероиды и фирмикуты составляют большую часть нормальной микробиоты, при этом у здоровых взрослых людей фирмикутов чуть больше, чем бактероидов.

Известно, что у животных и людей с сахарным диабетом, ревматоидным артритом, рассеянным склерозом и другими аутоиммунными заболеваниями состав микробиоты отличается от состава микробиоты здоровых животных и людей.

Бактерии производят множество метаболитов, часть из которых может провоцировать развитие аутоиммунных реакций, а часть, наоборот, защищать организм.

Так, определенные виды кишечных бактерий могут влиять на появление или поддержание некоторых иммунных клеток, например, Т-хелперов 17. Эти клетки ассоциированы с различными аутоиммунными процессами: рассеянным склерозом, ревматоидным артритом, псориазом.

Некоторые стафилококки производят сверхантигенные токсины, которые тоже приводят к гиперактивации Т-лимфоцитов.

А некоторые бактерии родов Clostridia и Bacteroides (например, Bacteroides fragilis) способны подавлять аутоиммунные воспалительные заболевания, так как индуцируют регуляторные Т-лимфоциты.

Вот что известно о связи некоторых аутоиммунных заболеваний с микробами кишечника.

Сахарный диабет

При сахарном диабете 1 типа иммунные клетки разрушают бета-клетки поджелудочной железы. Бета-клетки вырабатывают гормон инсулин, а чем меньше их становится — тем меньше в организме инсулина.

Инсулин необходим, чтобы сахар из крови попадал в клетки и превращался в энергию.

Когда гормона недостаточно, клеткам не хватает глюкозы, чтобы вырабатывать энергию, при этом в крови уровень глюкозы, наоборот, очень высокий.

С аутоиммунным сахарным диабетом связывают такой состав кишечной микробиоты, в котором мало видов, продуцирующих лактат и короткоцепочечные жирные кислоты. Судя по всему, эти метаболиты защищают клетки поджелудочной железы, но при этом сам организм их вырабатывать не умеет.

Исследование 2015 года, проведенное на мышах, показало, что синтез короткоцепочечных жирных кислот (SCFA) бактериями кишечника действительно может защищать от диабета. Дело в том, что бета-клетки поджелудочной железы вырабатывают особый пептид. Этот пептид контролирует активность иммунных клеток, особенно — регуляторных Т-лимфоцитов. А они важны для корректной работы иммунитета.

Оказалось, что короткоцепочечные жирные кислоты стимулируют производство защитного пептида.

К бактериям, синтезирующим SCFA, относятся, например, Clostridium — они живут в кишечнике большинства здоровых людей.

У детей с диабетом 1 типа в фекальной микробиоте было обнаружено меньше бифидобактерий Bifidobacterium и больше бактероидов Bacteroides.

Язвенный колит

Аутоиммунное воспаление слизистой оболочки толстой кишки связывали с микробиотой еще в 80-ых годах. Тогда исследователи обратили внимание, что часть толстой кишки стомированных пациентов, которая осталась отрезана от остального ЖКТ, воспаляется. Это происходит как раз из-за того, что в этой части кишки изменяется состав микробиоты. Такое воспаление пытались лечить теми же микробными метаболитами — SCFA — и иногда достаточно успешно.

Но воспаление проходило у пациентов и само по себе спустя какое-то время, а вот хронический язвенный колит — заболевание неизлечимое. Можно добиться длительной ремиссии, но всегда есть риск, что кишечник снова воспалится.

Однако ученые оказались правы, предполагая роль короткоцепочечных жирных кислот в защите от воспаления. В толстом кишечнике SCFA тоже увеличивают количество регуляторных Т-лимфоцитов, но механизм здесь другой. Это защищает кишечник от аутоиммунного воспаления.

Трансплантация фекальной микробиоты здоровых доноров и пробиотики помогают некоторым пациентам с язвенным колитом войти в ремиссию.

Ревматоидный артрит

У пациентов с ревматоидным артритом разрушаются кости и суставы под действием клеток остеокластов. При воспалении в полости суставов обнаруживаются активированные Т-хелперы. Возможно, лимфоциты помогают предшественникам остеокластов созревать через межклеточный контакт с ними.

Микробиота таких пациентов отличается от микробиоты здоровых людей: при ревматоидном артрите меньше некоторых бактерий родов Bifidobacterium и Bacteroides. Также у больных нарушена функция регуляторных Т-лимфоцитов (Treg), а Т-хелперов 17 в плазме крови и суставной жидкости больше, чем в норме.

В экспериментах на мышах и крысах ученые выяснили, что инъекции фрагментов клеточной стенки бактерий Streptococcus pyogenes, Lactobacillus casei и Eubacterium aerofaciens вызывают развитие артрита. А вот Prevotella histicola подавляет воспаление.

Псориаз

Красные пятна на коже, которые шелушатся и чешутся, могут быть признаком аутоиммунного заболевания — псориаза.

Микробиота людей с псориазом отличается от нормальной микробиоты. У пациентов с таким диагнозом намного меньше бактерий Akkermansia muciniphilia.

Ученые предполагают, что облегчить симптомы заболевания могут пробиотики. Эти препараты содержат живые бактерии (в основном лакто- и бифидобактерии). Известно, что у пациентов с реактивной кожей, которые принимали внутрь лактобактерии, чувствительность кожи снизилась.

Ученые также пробовали кормить мышей с псориазоподобным синдромом  лактобактериями Lactobacillus pentosus. В результате в организме животных стало меньше провоспалительных цитокинов и Т-хелперов, а симптомы заболевания уменьшились.

Рассеянный склероз

Рассеянный склероз поражает нервную систему — миелиновая оболочка нейронов головного и спинного мозга разрушается, и они начинают работать неправильно. В зависимости от того, какая область мозга повреждена сильнее, различаются симптомы болезни.

Частые признаки рассеянного склероза — нарушение зрения, головокружения, потеря равновесия, сенсорные патологии (мурашки, покалывание, зуд), проблемы с моторикой, парезы и судороги, а также неспецифичные когнитивные и эмоциональные нарушения.

Согласно одному исследованию, у пациентов, страдающих рассеянным склерозом, снижено количество бактерий, принадлежащих к родам Bacteroides (B. stercoris, B. coprocola, B. coprophilus), Prevotella, Faecalibacterium, Anaerostipes и Clostridium. А вот роды Bifidobacterium и Streptococcus у таких больных преобладают.

Также известно, что бактерии Clostridium perfringens играют роль в разрушении миелиновой оболочки нейронов. Эти бактерии производят токсины, которые провоцируют микрососудистые осложнения, приводящие к повреждению клеток мозга.

Результаты исследований действительно могут быть очень противоречивыми. Ситуация, когда какой-то род бактерий связывают с более высоким риском того или иного заболевания, а затем оказывается, что этот же род от него и защищает, абсолютно нормальна.

Дело может быть в том, что виды бактерий, принадлежащие к одному роду, могут вести себя очень по-разному. Кроме того, микробы кишечника могут влиять друг на друга, и провоцировать заболевания.

На развитие аутоиммунных заболеваний влияют и другие факторы: общее состояние организма, питание, образ жизни, генетика.

Ученые еще долго будут изучать, как именно бактерии влияют на возникновение аутоиммунных болезней. Однако уже ясно, что между аутоиммунными болезнями и микробиотой есть связь. Какие-то кишечные микроорганизмы стимулируют развитие определенных заболеваний, другие же, наоборот, защищают.

Как определенные бактерии (или их отсутствие) становятся причиной развития аутоиммунных заболеваний, так и сами болезни могут привести к изменениям микробиома, и не всегда понятно, что из этого первично.

Как поддерживать здоровье микробиоты

Поддерживать микробиоту кишечника и таким образом защищать себя от многих заболеваний, можно с помощью нескольких полезных привычек.

• Есть больше клетчатки

Клетчатка — это пребиотик и пища для бактерий. Именно клетчатка позволяет бактериям синтезировать короткоцепочечные жирные кислоты. Основные источники клетчатки: овощи, фрукты, ягоды, бобовые, злаки, орехи. Чем меньше обработана пища, тем больше в ней пищевых волокон. Это значит, что овощи и фрукты полезнее есть сырыми, крупы выбирать нешлифованные, а макароны — цельнозерновые.

Главное — вводите клетчатку постепенно. Не нужно начинать есть по полкило овощей и фруктов в день и заедать их фасолью, если до этого клетчатки на вашем столе было мало. Начните с одной порции клетчатки в один из приемов пищи, а со временем добавляйте ее в каждый из них.

Диета, богатая клетчаткой, снизит риск развития сахарного диабета и одновременно увеличит разнообразие микробиоты, а также снизит соотношение Фирмикуты/Бактероиды.

• Сладкого — в меру

Если есть слишком много сахара, уменьшается микробное разнообразие и снижается количество SCFA. В результате растет риск язвенного колита и других аутоиммунных болезней.

Количество сахара не должно превышать 10% от всех потребляемых калорий, а лучше — 5%. В среднем это не более 50 грамм сахара в день. Примерно столько содержится в одном двухсотграммовом куске торта.

Но не забывайте о том, что во многих несладких продуктах тоже содержится сахар. Это не значит, что нужно все время ходить с калькулятором и подсчитывать количество съеденного — 22 грамма из пакетика сока, еще 10 граммов — из баночки йогурта. Просто обратите внимание на то, много ли сладкого вы едите (и пьете).

Если много — в статье про зависимость от сладкого мы писали о том, как от нее избавиться.

И помните: иногда можно позволить себе съесть и 100, и даже 200 граммов сахара. Просто не делайте так постоянно.

• Больше двигаться

Физические упражнения благотворно влияют на микробиоту, увеличивают ее разнообразие, снижают соотношение Firmicutes/Bacteroidetes и ограничивают активность Т-лимфоцитов. А значит, снижают риск развития заболеваний, в том числе и аутоиммунных.

Микробиота кишечника может оказывать влияние на метаболизм глюкозы, а также других веществ в организме. Основываясь на результатах исследований, ученые описали профиль микробиоты, наблюдаемый при сахарном диабете 2 типа, язвенном колите, болезни Крона и других аутоиммунных заболеваниях. Чем меньше профиль микробиоты пациента похож на профиль при заболевании, тем выше защищенность. Показатель оценивается по шкале от 1 до 10.
Чтобы оценить разнообразие микробиоты, Тест микробиоты Атлас анализирует типы бактерий в вашем биоматериале и оценивает их представленность в процентах от всей экосистемы.

Больше статьей о том, как микробиота влияет на здоровье в блоге Атлас:

• Как микробиом влияет на здоровье кожи
• Как микробиота влияет на репродуктивное здоровье женщин
• Атопический дерматит