Бактерии также оказывают влияние на созревание иммунной системы. GALT представляет собой наибольшую по объему массу лимфоидной ткани организма. Эта система состоит из иммунных клеток, таких как В- и Т-лимфоциты, макрофаги, антигенпрезентирующие клетки, включая дендритные клетки, и специфические эпителиальные и интраэпителиальные лимфоциты.
Основной уникальной особенностью кишечника является его способность отличать антигены пищи или комменсальных бактерий и контролировать воспалительный ответ путем распознавания патогенных стимулов.
Доказано, что кишечные бактерии играют важную роль в созревании иммунной системы. В исследованиях, проведенных на стерильных мышах, были выявлены иммунодефициты различной степени выраженности, в т.ч. сниженное количество CD4+ Т-клеток, структурная дезорганизация селезенки, уменьшенное количество ин-траэпителиальных лимфоцитов, подавление превращения фолликул-ассоциированного эпителия в М-клетки, уменьшение количества секреторного IgA, снижение способности к толерантному восприятию энтеральной нагрузки и смещение в сторону Th2-цитокинового профиля, такого же, как незрелый профиль у новорожденного ребенка. Бактерии играют важную роль в созревании GALT.
При колонизации стерильных животных кишечной микрофлорой отмечаются значительные рост и развитие GALT. Недавно проведенное исследование показало, что Bacteroides fragilis, часто встречающийся колониеобразующий грамотрицательный микроорганизм, способен стимулировать GALT с помощью специфического бактериального полисахарида. Колонизация В. fragilis приводит к восстановлению до нормы количества CD4+ Т-клеток, что не происходит при наличии мутантного полисахарида у В. fragilis. Сам по себе полисахарид при культивировании с первичными Т-клетками индуцирует продукцию IFN-y, что предполагает индукцию Th1-цитокинов посредством Stat4-регуляции транскрипции IL-12.
Интересно, что В. fragilis тесно связан с созреванием секреции IgA и IgM — важнейших компонентов иммунитета организма хозяина. У новорожденных детей был выявлен дефицит этих иммуноглобулинов, созревание секреции которых полностью происходит только к 6-8 годам жизни.
Известно, что незрелая иммунная система у новорожденных мышей и новорожденных детей имеет отклонение в сторону Th2-клеток. Процесс постнатальной бактериальной колонизации ЖКТ необходим для соответствующего смещения в пользу иммунного ответа по Th1-пути; таким образом достигается равновесие в иммунной системе. Если баланс между Th1- и Th2-клетками не достигается, возможно отклонение в иммунной системе с возникновением аллергической патологии.
Оральная толерантность представляет собой нормальное состояние иммунологической толерантности к антигенам, презентируемым через ЖКТ. Аллергическую реакцию можно рассматривать как нарушение становления оральной толерантности, приводящее к аномальному повышению уровня IgE. Недавно проведенные исследования продемонстрировали увеличение частоты возникновения астмы и аллергии в странах Запада.
В целом это можно объяснить активацией Th2-клеток. Была предложена гигиеническая гипотеза, которая утверждает, что «отмечаемые в последнее столетие сокращение размера семьи, улучшение бытовых условий проживания, более высокие стандарты личной гигиены уменьшили возможность перекрестного обмена микрофлорой молодого поколения в семье, что может приводить к более разнообразным клиническим проявлениям атопических заболеваний».
В одном из последних исследований была выявлена взаимосвязь высокого уровня эндотоксина (компонента клеточной стенки грамотрицательной бактерии) и сниженной аллергической сенсибилизацией у детей при сравнении сенсибилизации у детей с низким уровнем эндотоксина из одной и той же среды. Высокий уровень эндотоксина индуцирует воспалительный ответ, но при низкой его концентрации стимулируется выработка IL-12 и IFN-y, которые, в свою очередь, активируют Th1-ответ, подавляя при этом Th2-ответ. Эндотоксин также может стимулировать образование дефенсинов, которые, в свою очередь, могут усиливать защиту организма новорожденного ребенка.
Эпителий кишечника способен распознавать микроорганизмы благодаря наличию трех типов клеток: дендритных клеток, М-клеток пейеровых бляшек и эпителиальных клеток кишечника. Взаимодействие с бактериями может обусловить возникновение иммунных Th1- и Th2-ответов, которые удерживаются в равновесии благодаря цитокинам и регуляторным Т-клеткам (Treg). Кроме того, воздействие бактерий может привести к продукции как хемокинов, так и цитопротективных факторов.
IFN — интерферон;
IL — интерлейкин;
TCF — трансформирующий фактор роста;
Th — Т-хелперы;
TNF — фактор некроза опухоли;
ГКГС — главный комплекс гистосовместимости
Механизм, посредством которого бактерии стимулируют и поддерживают соответствующий иммунный гомеостаз, до конца не установлен. Один из возможных путей — действие через регуляторные Т-клетки, которые посредством IL-10 уменьшают воспаление, вызванное взаимодействием Th1-лимфоцитов и кишечных бактериальных антигенов при колите, при этом снижается секреция IL-12. Было высказано предположение, что уменьшение частоты инфекционной патологии в детском возрасте и антигенной стимуляции в целом приводит к снижению уровня IL-10 и, возможно, TGF-b.
И тот и другой продуцируются регуляторными Т-клетками для участия в подавлении Тh1- и Th2-ответов. На толерантность оказывает влияние созревание антигенпрезентирующих клеток, в первую очередь дендритных клеток в ЖКТ.
Регуляторные Т-клетки являются антиген-специфическими супрессивными Т-клетками, подавляющими воспалительный иммунный ответ. Незрелые дендритные клетки, не получившие стимула к воспалительному ответу, индуцируют созревание Th1- или Th2-клеток. Было показано, что Lactobacillus spp. влияют на созревание дендритных клеток у мышей, что указывает на возможное опосредованное через дендритные клетки влияние этих бактерий на Тh1- или Th2-ответ.
Помимо специфичности и количества микроорганизмов огромное значение имеют сроки контаминации бактериями. Превентивного эффекта в отношении аллергического заболевания можно добиться только лишь посредством каких-либо вмешательств в неонатальном периоде. Исследования, проведенные на популяции стерильных мышей, показали, что в отсутствие бактерий Th2-ответ не меняется (остается интактным), что справедливо и в отношении повышенных уровней IgE и IgG1. Б то же время происходит снижение Тh1-ответа.
Восстановление кишечной микрофлоры у этих стерильных животных с помощью Bifidobacterium infantis позволило нормализовать становление оральной толерантности, но только в том случае, если восстановление микрофлоры у подопытных мышей происходило в периоде новорожденности, а не в более старшем возрасте. В дальнейших исследованиях была изучена микрофлора у 76 младенцев в возрасте 3 нед и 3 мес, имеющих высокий риск развития атопии.
Оказалось, что в возрасте 3 нед младенцы с проявлениями атопии имели относительно более высокое содержание Clostridium spp. и меньшее — Bifidobacterium spp., но в возрасте 3 мес это различие нивелировалось. Это позволяет предположить, что особенности ранней колонизации важны для созревания иммунитета человека по неатопическому варианту. В соответствии с этим было показано, что антибактериальная терапия в младенческом возрасте может приводить к угнетению интестинальной микрофлоры, потому эти дети имеют более высокий риск развития атопии и аллергии. Назначение Enterococcus faecalis или Lactobacillus acidophilus способствовало предупреждению спровоцированного антибиотиками отклонения иммунного ответа в сторону Th2-пути.
У детей с клиническими проявлениями аллергического заболевания реже возникает колонизация Lactobacillus spp. и Bifidobacterium spp. по сравнению с детьми без аллергии. Исследования подтвердили сниженную частоту возникновения пищевой аллергии и атопических болезней при назначении лактобактерий. Проведенные позднее исследования отметили эффект пробиотика Escherichia coli и показали, что назначение его с рождения снижало риск развития атопии на протяжении 10 и 20 лет по сравнению с контрольной группой. Кроме того, назначение пробиотиков беременным женщинам и их новорожденным детям снижало частоту развития атопического дерматита у детей.
Равновесие между иммунными Th1- и Th2-ответами является важным фактором, имеющим критические последствия для иммунитета хозяина, возникновения аутоиммунной патологии, атопии или злокачественных заболеваний. Таким образом, взаимодействие с бактериями имеет большое значение для создания соответствующего баланса Th1- и Th2-клеток. Т-клетки могут перемещаться за пределы ЖКТ. Это значит, что микрофлора опосредованно через иммунный ответ может оказывать влияние на организм за пределами ЖКТ. Данное влияние отмечается не только в период новорожденности, но и в дальнейшей жизни.
Этим можно объяснить, почему пероральный прием биопрепаратов, например лактобактерий, может уменьшать частоту проявлений астмы или артрита. Эти данные будут полезны для дальнейшего изучения возможного влияния колонизации бактерий в неонатальном периоде на здоровье в последующие годы жизни — эффекта импринтинга (запечатления) иммунного ответа.