INTESTINE MICROBIOTA AND ALLERGIC DISEASES

Full Text

В промышленно развитых странах отмечается рост аллергических, аутоиммунных и воспалительных заболеваний, параллельно наблюдается увеличение в популяции лиц с избыточным весом и ожирением. Более того, отмечается существенная связь ожирения с развитием и утяжелением аллергопатологии [29]. Несмотря на значительное внимание научной общественности к экологическим факторам, в том числе к особенностям питания в раннем детском возрасте, исследователям до сих пор не удалось окончательно установить определяющие факторы в формировании аллергической реактивности и ожирения. В настоящее время в развитых странах мира до 25% подростков имеют избыточную массу тела, а 15% детского населения страдает ожирением. По некоторым данным, в Российской Федерации ожирение выявлено у 5,5% детей, проживающих в сельской местности, и у 8,5% - в городской [4]. В «гигиенической гипотезе» постулируется, что изменения в окружающей среде, связанные с так называемым «западным образом жизни», привели к снижению микробного контакта в раннем возрасте и таким образом нарушили формирование нормального защитного иммунитета, обусловив становление аллергического фенотипа. Отсутствие у ребенка достаточной стимуляции иммунной системы слизистой оболочки кишечника может привести к срыву формирования оральной толерантности и развитию хронических воспалительных реакций, на фоне которых могут сформироваться аллергические реакции на пищу (пищевая аллергия/пищевая непереносимость с синдромом раздраженной кишки), сопровождающиеся, как правило, дисбиозом кишечника. Во многих клинических исследованиях было показано, что кишечная микробиота, взаимодействуя с лимфоидной тканью, ассоциированной с кишечником, обеспечивает первую линию защиты организма хозяина [42]. Последние данные, полученные в экспериментальных исследованиях, показали, что микрофлора кишечника участвует также в поддержании контроля массы тела и энергетическом обмене, влияющих на две основные причины ожирения: потребление и накопление энергии, а также способствуют развитию резистентности к инсулину и формированию хронического воспаления, характерного для ожирения [42]. Эти результаты вносят вклад в развитие «гигиенической гипотезы» и позволяют предположить, что ранние манипуляции с микробным сообществом кишечника могут предложить новую стратегию по предотвращению аллергической сенсибилизации и чрезмерного увеличения массы тела. Поскольку определенные штаммы микроорганизмов микробиоты кишечника взаимодействуют с пищевыми компонентами и продуктами по-разному, питание может более существенно повлиять на пробиотические и пребиотические эффекты, чем ранее предполагали, а также может объяснить различия в клинических последствиях. Формирование микробиоты. Традиционно считалось, что кишечник новорожденных стерилен при рождении. За последние годы появились доказательства того, что бактерии присутствуют в амниотической жидкости in utero даже у здоровых новорожденных за счет «феномена бактериальной транслокации», но число и разнообразие микроорганизов достаточно низкое [11]. Дети подвергаются воздействию множества микробов из разных сред сразу же после рождения и колонизируются микроорганизмами, с которыми они впервые сталкиваются либо при прохождении через родовые пути матери, либо с кожи, в зависимости от условий родоразрешения ребенка [5, 24]. Заселение желудочно-кишечного тракта ребенка микрофлорой начинается в ин-транатальном периоде, и эта стадия называется «условно асептической». Вторая стадия наступает через 10 - 12 часов после рождения - стадия «нарастающего инфицирования», или «нарастающей колонизации». В этот период колонизация осуществляется гетерогенными микроорганизмами, в основном, микроорганизмами матери (при раннем прикладывании к груди) или микроорганизмами родильного дома. Поскольку ткани кишечника новорожденного богаты кислородом, то в первую очередь в нем идет активный рост аэробных и факультативно анаэробных бактерий, таких как стафилококки, энтерококки и кишечная палочка [25]. Они быстро размножаются, поглощая кислород, и создают при этом необходимые условия для роста микроаэрофилов и строго анаэробных бактерий. С 3 - 5 дня наступает третья стадия трансформации микрофлоры, в результате которой происходит вытеснение молочнокислой флорой (бифидобактерии, лактобациллы, молочнокислые и фекальные стрептококки) других микроорганизмов. В это время молочнокислые бактерии становятся основной резидентной микрофлорой кишечника [11]. В мире выполняется ряд крупных исследовательских проектов, включающих метагеномные и геномные исследования микробиоты, которые позволили установить их состав, индивидуальные особенности и взаимосвязь с различными факторами: возрастом, полом, заболеваниями и т.д. [57]. Так, метагеномный анализ показал, что микроорганизм ребенка в начале жизни обогащаются генами, которые облегчают использование лактата при питании младенца грудным молоком или искусственной молочной смесью [35]. Самое интересное, что функциональные возможности усвоения гликанов растительного происхождения проявляются до введения в рацион твердой пищи. Это говорит о том, что кишечник ребенка готов перейти на другую, не только молочную, пищу еще до окончательных изменений в диете. К концу первого года жизни бактериальный состав у детей приближается к микрофлоре взрослого человека [47] и полностью соответствует таковой к 2,5 годам [35]. Широкое использование оперативного родоразрешения может стать одной из причин нарушения микробной колонизации кишечника младенца. Доказательством является серия исследований, сравнивающих состав кишечной микрофлоры у детей, рожденных путем кесарева сечения и обычным вагинальным путем. Было обнаружено, что у детей, рожденных с помощью кесарева сечения, в кишечнике обитает меньше полезных микроорганизмов-бактероидов и намного меньше распространены полезные штаммы кишечной палочки по сравнению с детьми, рожденными естественным путем [16]. Помимо этого, у детей «искусственников» значительно выше количество представителей семейств Verrucomicrobiaceae и Peptostreptococcaceae, относящихся к классу клостридий и не являющихся нормальной микрофлорой. Нарушение микрофлоры кишечника, которая оказывает неоценимую помощь организму в формировании иммунной системы, связано с возрастающим количеством хронических заболеваний. У детей, рожденных путем кесарева сечения, повышен риск заболевания астмой, ожирением, диабетом 1 типа, правда, грудное вскармливание защищает от этих и других болезней, хоть и не со 100% определенностью [16]. Кроме того, у детей, рожденных с помощью кесарева сечения, достоверно выше вероятность развития диарей и сенсибилизации к пищевым аллергенам по сравнению с детьми, родившимися вагинальным путем [38]. Состав микробиоты различных биотопов. Общая численность микроорганизмов, обитающих в различных биотопах человеческого организма, достигает величины порядка 1015, т. е. число микробных клеток примерно на два порядка превышает численность собственных клеток макроорганизма. Отношения в этом сообществе имеют филогенетически более древнее происхождение и жизненно важны для обеих сторон системы организм-микробиота [5]. Значительная часть (около 60%) микрофлоры заселяет различные отделы желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), примерно 15-16% приходится на ротоглотку. Урогенитальный тракт, кроме вагинального отдела (9%), заселен довольно слабо (2%). Остальная часть микрофлоры находится на кожных покровах [12]. В любом микробиоценозе всегда имеются постоянно обитающие виды бактерий (автохтонная или индигенная, или резидентная микрофлора) - 90%, а также добавочные (сопутствующая, факультативная) - около 10% и транзиторные (случайные виды, аллохтонная, остаточная микрофлора) - 0,01% виды [12]. Ранее считали, что тонкая кишка стерильна. Однако позднее было установлено, что в физиологических условиях содержание бактерий в тонкой кишке колеблется от 104/мл в тощей до 107/ мл содержимого в подвздошной кишке. При этом, в проксимальных отделах тонкой кишки обнаруживаются преимущественно грамположительные аэробные бактерии, в дистальных - грамотрицательные энтеробактерии и анаэробы [10]. Микрофлору кишечника подразделяют на мукозную и просветную [7]. Мукозная микрофлора - это микробы, тесно ассоциированные со слизистой оболочкой кишечника, расположенные в слое слизи, в гликокаликсе - пространстве между ворсинками, и образующие плотный бактериальный слой, так называемую биопленку. Такая биопленка, как перчатка, покрывает слизистые оболочки. Микрофлора в ней более устойчива к воздействию неблагоприятных факторов физической, химической и биологической природы по сравнению со свободно циркулирующими бактериями [12]. Наибольший удельный вес в мукозной микрофлоре занимают бифидобактерии и лактобациллы. Просветную микрофлору составляют микробы, локализующиеся в просвете кишечника. Состав микрофлоры кишечника человека, по-видимому, определяет принадлежность организма к одному из трех энтеротипов. Каждый энтеротип определяется доминирующим видом микроорганизмов и получил соответствующее название: Bacteroides, Prevotella и Ruminococcus. К примеру, энтеротип Bacteroides отличается активностью в отношении разложения углеводов, а также способствует выработке витаминов C, B2, B5 и H. Ruminococcus, наоборот, улучшает всасывание углеводов и повышает уровень сахара в крови. Он синтезирует фолиевую кислоту и витамин B1. Prevotella в процессе жизнедеятельности разрушает защитный слизистый покров, что, вероятно, предрасполагает к дефектам слизистой кишечника. Следовательно, энтеротип может указать на особенности обмена веществ и указать на предрасположенность к заболеваниям [57]. Функции микробиоты. Среди функций кишечной микробиоты следует выделить основные: защитная, пищеварительная, метаболическая, иммуномодулирующая, антимутагенная и антиканцерогенная. Защитная функция кишечной микробиоты, прежде всего, проявляется в формировании колонизационной резистентности по отношению к потенциально болезнетворным микроорганизмам за счет образования бактериостатических низкомолекулярных метаболитов (короткоцепочечные жирные кислоты, оксид азота, глутамат, гистамин, серотонин, мурамил дипептид и др.), деградации бактериальных токсинов, деконъюгации желчных кислот, продукции широкого спектра антимикробных веществ семейства бактерицинов [3, 19]. Пищеварительная функция включает в себя синтез микроорганизмами ферментов: дисахаридаз, полисахаридаз и гликозидаз, расщепляющих некрахмальные полисахариды и пищевые волокна на мономеры, которые подвергаются ферментации; липаз, завершающих гидролиз жиров. Ключевую роль в процессах деполимеризации таких субстратов играют бактерии, принадлежащие к семействам Bacteroides и Bifidobacterium. Деконъюгация желчных кислот микроорганизмами определяет гипохолестери-немический эффект микробиоты [58]. Дефицит бифидобактерий и активные воспалительные процессы в толстой кишке способствуют накоплению в организме холестерина. Метаболическая функция нормальной микрофлоры состоит в синтезе эссенциаль-ных нутриентов: витаминов группы В (тиамин, рибофлавин, пиридоксин, цианкоба-ламин, фолиевая, пантотеновая, никотиновая кислоты), биотина, витамина K, таких важных для организма аминокислот, как аргинин и глутамин; в метаболизации наркотиков, гормонов и канцерогенных веществ, включая дигоксинсульфасалазины и эстрогены. Детоксицирующая способность индигенной микрофлоры кишечника вполне сопоставима с детоксицирующей функцией печени. Естественная аутофлора кишечника тормозит процессы декарбоксилирования гистидина из пищи, уменьшая тем самым синтез гистамина, а следовательно, снижает риск пищевой аллергии у детей [6, 12, 58]. Иммуномодулирующая функция осуществляется как по отношению к неспецифическим факторам защиты, так и собственно к адаптивному иммунному ответу. За счет микробиоты происходит запуск и последующая активация синтеза неспецифических гуморальных факторов защиты (лизоцим, пропердин, комплемент) и клеточных (фагоцитоз). Воздействие на системы иммунитета включает в себя стимуляцию созревания лимфоидного аппарата кишечника, активацию синтеза sIgA и стимуляцию продукции цитокинов и интерферонов колоноцитами [25]. Антимутагенная и антиканцерогенная функции. Сегодня доказана антиканцерогенная роль многих пробиотических штаммов [8]. Противоопухолевая активность выявлена у Lactobacillus casei, L. acidophilus [9]. Антиканцерогенное действие лактобацилл основано на механизмах инактивации проканцерогенов, содержащихся в пище, угнетения активности ферментов, продуцирующих мутагены, стимуляции иммунных процессов противоопухолевой защиты, продукции соединений, способных ингибировать пролиферацию опухолевых клеток. Возможно, это обусловлено полисахаридами клеточной стенки лактобацилл и выделяемыми во внешнюю среду полисахаридами. Под влиянием пробиотиков наблюдается снижение в фекалиях промоторов опухолевого роста, таких как свободные амины, азоредуктазы, нитроре-дуктазы и другие. Взаимосвязь аллергических заболеваний с состоянием микробиоты кишечника. По данным эпидемиологических обследований, аллергические реакции и заболевания имеют до 25% детского населения [1], в связи с чем эта проблема превращается в глобальную проблему человечества. Наиболее часто встречаются аллергические болезни кожи (около 20%) и респираторного тракта (около 10 - 15%). Среди них особую значимость имеет угрожающая жизни бронхиальная астма [2]. Среди аллергических заболеваний выделяют группу классических атопических болезней. В нее входят атопическая бронхиальная астма (БА), аллергический ринит (АР) и атопический дерматит (АД), развивающиеся на фоне выраженной наследственной предрасположенности и нарушения равновесия симпатической и парасимпатической регуляции соответствующего органа или системы [2]. Атопия - это способность организма к повышенному образованию IgE в ответ на воздействие антигенов окружающей среды. Природа атопии является комплексной, в ее развитии участвуют как генетические, так и внешние факторы среды [2]. Одним из последних является воздействие микробов на организм ребенка в раннем детстве. Эпидемиологические исследования показали, что дети, выросшие на фермах с раннего возраста, имеют пониженный риск развития аллергических заболеваний, таких как экзема и астма [49]. Кишечная микрофлора человека оказывает значительное воздействие на организм развивающегося ребенка. В нормальных условиях микрофлора положительно влияет на пищеварение, развитие оральной толерантности и контролирует рост и дифферен-цировку клеток кишечного эпителия [40]. Колонизация комменсальными бактериями происходит сразу же после рождения и продолжается в течение первого года жизни [14]. На нормальную колонизацию микрофлоры может повлиять способ рождения, микрофлора матери и ее генотип, а затем грудное вскармливание и другие факторы окружающей среды [15]. Кроме того, некоторые бактерии из окружающей среды могут защищать от аллергии. Как известно, иммунный ответ новорожденных Th2 доминирующий и в первый год жизни очень важен для создания нормального баланса Th1/Th2/Treg [13]. Вполне вероятно, что стимуляция иммунной системы микробными антигенами играет важную роль в этом процессе путем подавления Th2-обусловленного ответа и переходом либо к Th1 иммунному ответу, либо к активации Treg. Действительно, в настоящее время обе модели (отсутствие иммунной девиации и отсутствие иммунной супрессии) обсуждаются как возможные причины аллергии и поддерживаются рядом исследований [31]. Эти модели имеют нечто общее, индукция Th1 или Treg клеток подавляет Th2 ответ и таким образом может предотвратить развитие атопических заболеваний. Важными для поляризации и, следовательно, для развития нормального баланса Th1/ Th2/Treg являются антиген-представляющие клетки (АПК), которые осуществляют процессинг антигенов, представляют их Т-клеткам и обеспечивают определенную дифференциацию сигналов [37]. При атопических заболеваниях дендритные клетки (ДК) являются наиболее важными АПК. Тип дифференциации сигнала зависит от первичных стимулов и, следовательно, от факторов окружающей среды, например, микробные компоненты могут влиять на состояние дифференциации Т-клеток. Недавно было показано, что снижение риска развития аллергии в последующей жизни у детей, выросших в сельской местности, может быть связано с микроорганизмами, присущими этой окружающей среде [21]. Этот положительный эффект сельскохозяйственной среды рассматривается как результат активации врожденного иммунитета с помощью микробных компонентов. Например, была показана обратная корреляция между микробной нагрузкой, измеряемой по содержанию липополисахарида (ЛПС) или CpG мотива, и развитием атопических заболеваний у детей. В образцах смывов, полученных с разных поверхностей коровника, были выделены и охарактеризованы две бактерии Lactococcus lactis G121 и Acinetobacter lwoffii F78, которые оказались способными защитить мышей в экспериментальной модели аллергии [53]. Авторы исследовали поляризационный потенциал ДК, стимулированных А. lwoffii F78, на наивных Т-клетках. Оказалось, что количество TM-поляризационных генов (например, ICAM-1 и IFN) индуцируется в ДК, стимулированных А. lwoffii F78, и эти ДК способны индуцировать Th1 дифференциацию и выделение IFN-y [21]. Индукция костимулирующей молекулы CD40 в сочетании с большим количеством IL-12, индуцированных А. lwoffii F78, может быть важна, так как, с одной стороны, CD40 положительно регулирует выработку IL -12 после легирования CD40L и IL - 12, а с другой стороны, активирует с помощью IL-12 рецепторы на Т-клетках и фактор транскрипции STAT4, который, в свою очередь, приводит к значительной продукции IFN-y. Установлено, что ДК, обработанные А. lwoffii F78, положительно регулируют соотношение Tbet/GATA3 в наивных Т-клетках и в результате приводят к более управляемому Th1 иммунному ответу. Этот факт особенно важен, поскольку были описаны измененные или несбалансированные соотношения Tbet/GATA3 с низким уровнем Ibet и высоким уровенем GATA3 у пациентов с астмой [43]. Таким образом, повышение соотношения Tbet/GATA3 через влияние А. lwoffii F78 может быть одним из механизмов защиты от аллергии в условиях влияния фермерского хозяйства и может поддержать теорию «отсутствия иммунного отклонения» как объяснение гигиенической гипотезы. В ряде случаев у пациентов с аллергией наблюдается отсутствие Th1 дифференциации и защитной активности при индукции Th1 ответа. На протяжении последних нескольких лет были накоплены и представлены доказательства, в которых отмечено положительное влияние регуляторных Т-клеток, обосновавшее идею о «нехватке иммунной супрессии» как одной из объяснений гигиенической гипотезы [31]. В этой связи, была исследована индукция регуляторных маркеров в иммунном ответе, таких как IL-10 и TGF-P, но никакой значительной экспрессии их генов при стимуляции А. lwoffii F78 не было обнаружено. Более того, большое количество индуцированного IL-12 противоречило действию регуляторных механизмов, так как известно, что IL-10 препятствует образованию IL-12 [22]. И все же противоаллергическое действие образцов пыли из коровников было показано и оно заключалось в подавлении иммунного ответа и регуляторных механизмов [48]. В экспериментах с блокированием рецепторов ДК было установлено, что лиганды для TLR2, NOD1 и NOD2 не имели существенного значения для активации и поляризации ДК человека. В то же время, C406 - антагонист TLR4 полностью блокировал активацию клеток А. lwoffii F78, доказывая, что TLR4 является наиболее важным рецептором, участвующим в Th1 поляризации при стимуляции ДК А. lwoffii F78. Далее были определены и охарактеризованы компоненты клеточной стенки и другие структуры, полученные из А. lwoffii F78 [22]. При исследовании способности ЛПС А.lwoffii F78 стимулировать ДК была обнаружена аналогичная целостным бактериям способность активировать ДК через лигацию TLR4 и обеспечивать Th1 поляризацию. Ранее было показано, что эндотоксин приводит к Th1 поляризации и таким образом осуществляет противоаллергическое действие, которое зависит от его концентрации, времени обработки и биологической активности используемого ЛПС [28]. Однако не все эндотоксины одинаковы в своей активности. Так, Peters M. et al. [48] показали, что ЛПС Escherichia coli не обладает защитными свойствами независимо от концентрации, в сравнении с защитной активностью ЛПС, выделенного из бактерий c конюшен животноводческих ферм Австрии. Что же касается ЛПС А. lwoffii F78, то он структурно отличается от ЛПС кишечной палочки, используемой в исследовании Peters M. et al., и этим определяется его биологическая активность в отношении ДК. В эпидемиологическом исследовании в свое время была обнаружена тесная взаимосвязь между полиморфизмом в гене TLR4 и низким уровнем атопических заболеваний [56]. Таким образом, TLR4 во взаимодействии с микроорганизмами играют важную роль в активации врожденного иммунитета и являются главными игроками в иммунной девиации в раннем детстве. Определенная роль в патогенезе аллергических заболеваний принадлежит тучным клеткам. Они являются регуляторными и многофункциональными клетками, расположенными в стратегически важных участках взаимодействия с окружающей средой, включая кожу, воздушные пути, сосудистые барьеры и желудочно-кишечный тракт, где они сталкиваются с антигенами и патогенами, а также комменсальными микрорганизмами. Одной из важных задач тучных клеток является защита от болезнетворных микробов. Путем секреции нескольких медиаторов, включая гистамин, протеазы, липидные медиаторы, про- и противоспалительные цитокины, тучные клетки регулируют иммунную систему и взаимодействуют с другими иммунными клетками [17]. Многофункциональность тучных клеток объясняет их участие в патогенезе многих воспалительных заболеваний, в том числе при аллергиях, где их число и количество секретируемых медиаторов значительно увеличивается. Высвобождение медиаторов запускает секрецию слизи и электролитов, приводит к сокращению гладких мышц, запускает активацию нервных клеток и другие симптомы, характерные для аллергических реакций [17]. Регуляция выделения медиаторов тучными клетками является сложным процессом. Механизм активации тучных клеток определяется высоким сродством IgE к его FceR1-рецептору. IgE-рецепторы объединяют несколько сигнальных путей, которые контролируют секрецию, связанную с медиаторами аллергии (гистамин и лейкотриены), индукцию Th2 цитокинов (IL-4, IL-5, и др.) и транскрипцию генов фактора некроза опухоли (TNF). Воспалительные эффекты высвобождения гистамина опосредованы рецепторами гистамина H1-H4 [60]. Тем не менее, некоторые медиаторы тучных клеток, включая IL-10 и гистамин, могут иметь противовоспалительное действие и уменьшать воспаление [27]. В исследовании Oksaharju A. et al. [45] использовали анализ микрочипов ДНК для более глубокого понимания взаимодействия между пробиотическими бактериями и перевиваемыми тучными клетками человека. Было показано, что живые пробиотические бактерии имеют видоспецифическое действие на тучные клетки человека. Наиболее значительные изменения в экспрессии генов тучных клеток обнаружены в регуляторных генах, связанных с активацией тучных клеток и высвобождением медиаторов, в том числе, экспрессии FCER1A, FCER1G и HRH4, и иммунологических реакций, таких как высвобождение IL8, TNF, CCL2 и IL10. В ходе анализа оказалось, что лактобациллы влияют на экспрессию генов тучных клеток больше, чем другие бактерии. Стимуляция тучных клеток в течение 24 часов Lactobacillus rhamnosus GG и L. rhamnosus Lc705 значительно подавляет экспрессию генов высокоаффинных рецепторов FCER1A, имеющих сродство к IgE, и HRH4 генов. Кроме того, стимуляция L. rhamnosus Lc705 подавляет экспрессию генов рецепторов FCЕR1 и FCER1G. Комбинация из Propionibacterium freudenreichii ssp. shermanii JS, Bifidobacterium animalis ssp. lactis Bb12 или Chlamydophila pneumoniae не влияют на экспрессию FCER1 и HRH4 генов. FCЕR1 играет ключевую роль в обеспечении связанной с аллергией IgE-обусловленной активации и дегрануляции тучных клеток [26], что было показано на модели FCЕR1-дефицитных мышей, у которых не проявлялись аллергические реакции после сенсибилизации. После FCЕR1 агрегации тучные клетки выделяют медиаторы воспаления, прежде всего гистамин. Эффекты гистамина опосредуются через рецепторы для гистамина H1-H4, которые экспрессируются на поверхности многих клеток, включая тучные и другие воспалительные клетки, а также клетки эпителия. Недавно было обнаружено иммуномодулирующее действие гистаминовых H4 рецепторов [52] и доказана их роль в развитии аллергических заболеваний (ринит, экзема, астма, атопический дерматит). Они влияют на количество Т-регуляторных клеток во вторичных лимфоидных органах, а также регулируют их хемотаксис и супрессорную активность. Кроме того, дефицит Ш-рецепторов приводит к ухудшению противовоспалительного ответа из-за снижения количества T-регуляторных клеток в ЦНС во время острой фазы болезни и увеличения пропорции ^П-клеток [50]. Подавляя экспрессию генов FCER1 и HRH4, пробиотические лактобациллы могут ослаблять активацию тучных клеток и высвобождение медиаторов воспаления, связанных с аллергией. Экспрессия гена, кодирующего фосфолипазу С, которая запускает высвобождение внутриклеточного кальция и дегрануляцию тучных клеток, подавляется после стимуляции штаммами Lc705 и LGG. Кроме того, экспрессия генов, кодирующих семейство митоген-активированных протеинкиназ (МАРК), MAPK12, участвующих в передаче сигналов и приводящих к выработке Th2 цитокинов (IL-3, IL-4, IL-5 и IL-13) и продукции эйкозаноидов [26], также подавляется штаммами Lc705 и LGG, стимулирующими тучные клетки. Эти результаты показывают, что штаммы Lc705 и LGG оказывают супрессивное действие на экспрессию генов тучных клеток, которые участвуют в IgE сигнальном каскаде и тормозят экспрессию IgE-рецепторов. Результаты исследований показывают, что комменсальные пробиотические бактерии не стимулируют тучные клетки, а скорее, уменьшают их активацию. Тем не менее, стоит отметить, что этот эффект не является универсальным ответом на бактерии, потому что не все пробиотические бактерии или патогенные, например Chlamydophila pneumoniae, одинаково влияют на экспрессию генов высокоаффинных IgE-рецепторов. Предполагают, что использование пробиотиков может повлиять на неспецифическое воспаление через активацию врожденного иммунитета, тем самым, предотвращая симптомы аллергических заболеваний и сдвигая иммунный ответ в сторону Th1 типа [39]. В исследованиях in vitro было показано, что пробиотические бактерии индуцируют экспрессию и секрецию Th1 цитокинов в моноцитах, макрофагах и дендритных клетках [54]. Кроме того, в клиническом исследовании продемонстрировано, что неспецифическое воспаление, индуцированное штаммом LGG у склонных к аллергии детей, является одним из механизмов для предотвращения атопических заболеваний [39]. Тучные клетки, стимулированные L. rhamnosus GG и L. rhamnosus Lc705, Bifidobacterium animalis ssp. lactis Bb12 или в их комбинации, или Chlamydophila pneumoniae также индуцируют экспрессию гена, который кодирует противовоспалительный IL-10. Секреция IL-10 тучными клетками ограничивала хроническое воспаление в коже при аллергических реакциях [30]. Показано, что пробиотические штаммы Bifidobacterium стимулируют производство IL-10 в иммунных клетках. Индукция IL-10 в тучных клетках может участвовать в балансировке воспалительных процессов. Таким образом, супрессия FCER1 и HRH4 генов в сочетании с регуляцией IL-10 после стимуляции Lactobacillus может подавлять воспалительные реакции при аллергии и других воспалительных заболеваниях, при которых тучные клетки, как известно, играют ключевую роль [17]. Так как Chlamydia pneumoniae активируют только IL-10, не затрагивая FCER1 и HRH4, тучные клетки, стимулированные патогенными хлами-диями, не оказывают те же клинические эффекты, что и пробиотические бактерии. Hui-Ching Mei et al. [32] выделили 96 штаммов молочнокислых бактерий (МКБ) из традиционных Тайваньских продуктов брожения и оценили их способность in vitro влиять на продукцию цитокинов периферическими мононуклеарами человека для выявления иммунологически активных штаммов. Штаммы Lactococcus lactis A17 с повышенной IFN-y продукцией, которые были сгруппированы как молочнокислые бактерии с доминирующим Th1 ответом, были представлены в качестве противоаллергических кандидатов. Существуют доказательства, что МКБ обладают Th1/Th2 регуляторным эффектом. Лактококки увеличивают производство Th1 цитокинов IL- 12 и IFN-y и уменьшают продукцию Th2 цитокинов IL-4 и IL-5. Другим противоаллергическим кандидатом является Lactobacillus paracasei штамм KW3110, ингибирующий продукцию Th2 цитокинов IL-4, IL-5 и IL-13 [33]. Было высказано предположение, что штамм A17 с TM-поляризационным потенциалом in vitro может проявлять противоаллергический эффект и in vivo. Иммуногенность МКБ обусловлена выживаемостью этих бактерий в желудочно-кишечном тракте, так как они способны выживать в кислой среде и прикрепляться к поверхности слизистой оболочки. С другой стороны, было показано, что и убитые МКБ обладают иммуномодулирующим эффектом [44]. Yoshida А. et al. [59] сообщили, что живые Lactococcus lactis штамм C59, выделенные из стартерных молочных культур, подавляли продукцию специфических IgE у сенсибилизированных яичным альбумином (OVA) мышей путем регулирования IL-4. Однако ингибирующее действие на продукцию IgE было потеряно, когда штамм C59 убивали нагреванием в этой же модели. В то же время, в другом исследовании [32] ингибирующие эффекты на продукцию IgE наблюдались в обеих группах мышей линии BALB/c, иммунизированных как живыми (A17-A), так и убитыми нагреванием бактериями (A17-H). Человеческие мононуклеарные клетки периферической крови были использованы для проверки иммунных реакций штамма A17 по выработке IFN-y. Мышам линии BALB/с вводили OVA интраперитонеально на 7, 11 и 14 день, а бактерии A17-A и A17-H давали перорально в течение 4 недель, чтобы изучить влияние лактококков на продукцию иммуноглобулинов и цитокинов. Экспрессию мРНК TLR и NOD рецепторов в клетках селезенки проанализировали в режиме PCR-RT. В обеих группах мышей штаммы A17-A и A17-H модулировали OVA-индуцированные аллергические реакции. В-клеточный ответ был связан с уменьшением выработки IgE и повышением спецефических OVA-IgG2a, в то время как Т-клеточный ответ выражался в увеличении производства IFN-y и снижении продукции IL-4. Штамм A17 также подавлял экспрессию мРНК NOD-1, NOD-2 и TLR- 4. В этом исследовании штамм Lactococcus lactis A17 был представлен в качестве перспективного кандидата для профилактики и лечения аллергических заболеваний при пероральном использовании. В эпидемиологическом исследовании сообщалось, что микрофлора младенцев родителей, проживающих в странах с высокой или низкой распространенностью аллергии и страдающих аллергическими заболеваниями, отличается от таковой у родителей без аллергии [55]. Оказалось, что микробиоту младенцев от родителей, не имеющих аллергии, чаще колонизируют лактобациллы. Здоровые дети колонизированы младенческими видами Bifidobacterium longum и B. breve, а дети с экземой, как правило, колонизированы взрослыми видами B. adolescentis [46]. В исследованиях прошлых лет показано, что уменьшение микробного разнообразия сопровождается уменьшением числа лактобацилл и бифидобактерий, и ранняя колонизация Staphyloccocus aureus и Clostridum difficile связана с развитием аллергических заболеваний в более позднем возрасте [51]. Очень важным является тот факт, что состав кишечной микрофлоры не может быть приведен в первоначальное состояние после лечения антибиотиками [23]. Чрезмерное и не всегда оправданное применение антибиотиков в повседневной жизни снижает естественные микробные регуляторные механизмы иммунной системы и понижает ее потенциал в регуляции таких заболеваний, как аллергия и аутоиммунные реакции. Способность кишечной микрофлоры влиять на иммунный ответ привела к новым подходам в терапии, которые используют эти различия в микробиоте в лечении и профилактике больных аллергией. В последние годы пробиотические бактерии были использованы с определенным успехом в предотвращении аллергических заболеваний у младенцев в группах высокого риска.

About the authors

O. V Maksimova

Mechnikov Research Institute of Vaccines and Sera

Moscow, Russia

V. B Gervazieva

Mechnikov Research Institute of Vaccines and Sera

Moscow, Russia

V. V Zverev

Mechnikov Research Institute of Vaccines and Sera

Moscow, Russia

References

Supplementary files