Микробная регуляция иммунного гомеостаза толстого кишечника человека

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В статье представлен современный взгляд на роль кишечной микробиоты в симбиозе с организмом человека. Изучение системы “микроб–хозяин” в рамках инфекционной симбиологии позволило установить, что кишечные бактерии с помощью своих метаболитов регулируют и поддерживают иммунный гомеостаз толстого кишечника. Благодаря этому стало возможным управлять иммунным гомеостазом толстого кишечника путём воздействия на ассоциации микросимбионтов, способных изменять цитокиновый статус и факторы врождённого иммунитета. Установлены многокомпонентные ассоциации микросимбионтов толстого кишечника, которые в условиях эубиоза поддерживают сбалансированный профиль про- и противовоспалительных цитокинов. При дисбиозе возросшее количество ассоциаций условно-патогенных микроорганизмов приводит к смещению баланса в сторону провоспалительных цитокинов и повышению уровня антимикробных белков в кишечнике. Разнонаправленность воздействия на продукцию цитокинов внеклеточных метаболитов микросимбионтов, выделенных при эу- и дисбиозе, может послужить основой для отбора штаммов с противовоспалительной активностью.

Об авторах

О. В. Бухарин

Институт клеточного и внутриклеточного симбиоза УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: ofrc@list.ru

академик РАН, научный руководитель

Россия, Оренбург

Е. В. Иванова

Институт клеточного и внутриклеточного симбиоза УрО РАН

Email: walerewna13@gmail.com

Доктор медицинских наук, заведующая лабораторией инфекционной симбиологии

Россия, Оренбург

И. Н. Чайникова

Институт клеточного и внутриклеточного симбиоза УрО РАН

Email: inchainicova@yandex.ru

Доктор медицинских наук, ведущий научный сотрудник лаборатории инфекционной симбиологии

Россия, Оренбург

Список литературы

  1. Бухарин О.В., Лобакова Е.С., Перунова Н.Б. и др. Симбиоз и его роль в инфекции: монография / Под ред. О.В. Бухарина. Екатеринбург: УрО РАН, 2011.
  2. Bukharin O.V., Lobakova E.S., Perunova N.B. et al. Symbiosis and its role in infection: monograph / Ed. by O.V. Bukharin. Ekaterinburg: Ural Branch of the RAS, 2011. (In Russ.)
  3. Бухарин О.В. Симбиоз – биологическая основа инфекции // Вестник Московского университета. Серия 16. Биология. 2019. № 1. С. 7–14.
  4. Bukharin O.V. Symbiosis – the biological basis of infection // Bulletin of Moscow University. Series 16. Biology. 2019, no. 1, pp. 7–14. (In Russ.)
  5. Manos J. The human microbiome in disease and pathology // APMIS. 2022, vol. 130 (12), pp. 690–705.
  6. Lee J.Y., Tsolis R.M., Bäumler A.J. The microbiome and gut homeostasis // Science. 2022, vol. 377 (6601), eabp9960.
  7. Zuccaro V., Ponziani F.R., Bruno R. Editorial of Special Issues “Gut Microbiota-Host Interactions: From Symbiosis to Dysbiosis 2.0” // Int. J. Mol. Sci. 2023, vol. 24 (10), 8977.
  8. Peterson L.W., Artis D. Intestinal epithelial cells: regulators of barrier function and immune homeostasis // Nat. Rev. Immunol. 2014, vol. 14 (3), pp. 141–153.
  9. Camara-Lemarroy C.R., Metz L., Meddings J.B. et al. The intestinal barrier in multiple sclerosis: implications for pathophysiology and therapeutics // Brain. 2018, vol. 141 (7), pp. 1900–1916.
  10. Бухарин О.В., Лобакова Е.С., Немцева Н.В., Черкасов С.В. Ассоциативный симбиоз. Екатеринбург: УрО РАН, 2007.
  11. Bukharin O.V., Lobakova E.S., Nemtseva N.V., Cherkasov S.V. Associative symbiosis. Ekaterinburg: Ural Branch of the RAS, 2007. (In Russ.)
  12. Бухарин О.В., Иванова Е.В., Перунова Н.Б., Никифоров И.А. Функциональные группы бифидофлоры кишечной микробиоты в ассоциативном симбиозе человека // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2018. № 1. С. 3–9.
  13. Bukharin O.V., Ivanova E.V., Perunova N.B., Nikiforov I.A. Functional groups of bifidoflora of intestinal microbiota in associative symbiosis of humans // Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology. 2018, no. 1, pp. 3–9. (In Russ.)
  14. Бухарин О.В., Иванова Е.В, Перунова Н.Б. Коренные штаммы бифидобактерий кишечника человека: индигенность через призму персистенции // Вестник РАН. 2023. № 11. С. 1071–1080.
  15. Bukharin O.V., Ivanova E.V., Perunova N.B. Native Strains of Human Intestinal Bifidobacteria: Indigeneity Through the Prism of Persistence // Herald of the Russian Academy of Sciences. 2023, no. 11, pp. 1071–1080. (In Russ.)
  16. Бухарин О.В., Иванова Е.В, Перунова Н.Б., Чайникова И.Н. Роль бифидобактерий в формировании иммунного гомеостаза человека // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2015. № 6. С. 98–104.
  17. Bukharin O.V., Ivanova E.V., Perunova N.B., Chainikova I.N. The role of bifidobacteria in the formation of human immune homeostasis // Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology. 2015, no. 6, pp. 98–104. (In Russ.)
  18. Кетлинский С.А., Симбирцев А.С. Цитокины. СПб.: Фолиант, 2008.
  19. Ketlinsky S.A., Simbirtsev A.S. Cytokines. St. Petersburg: Foliant, 2008. (In Russ.)
  20. Caffaratti C., Plazy C., Mery G. et al. What we know so far about the metabolite-mediated microbiota-intestinal immunity dialogue and how to hear the sound of this crosstalk // Metabolites. 2021, vol. 11 (6), pp. 1–37.
  21. Булгакова И.Д., Свитич О.А., Зверев В.В. Механизмы формирования толерантности Toll-подобных рецепторов под действием микробных лигандов // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2022. № 6. C. 708–721.
  22. Bulgakova I.D., Svitich O.A., Zverev V.V. Mechanisms of Toll-like Receptor Tolerance Formation under the Action of Microbial Ligands // Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology. 2022, no. 6, pp. 708–721. (In Russ.)
  23. Климович В.Б. Актуальные проблемы эволюционной иммунологии // Журнал эволюционной биохимии и физиологии. 2002. № 5. С. 442–451.
  24. Klimovich V.B. Actual problems of evolutionary immunology // Journal of Evolutionary Biochemistry and Physiology. 2002, no. 5, pp. 442–451. (In Russ.)
  25. Киселёва Е.П. Акцептивный иммунитет – основа симбиотических взаимоотношений // Инфекция и иммунитет. 2015. № 2. С. 113–130.
  26. Kiseleva E.P. Acceptive immunity – the basis of symbiotic relationships // Infection and immunity. 2015, no. 2, pp. 113–130. (In Russ.)
  27. Wells J.M., Brummer R.J., Derrien M. et al. Homeostasis of the Gut Barrier and Potential Biomarkers // Am. J. Physiol. Gastr. Liver Physiol. 2017, vol. 312, pp. 171–193.
  28. Wan T., Wang Y., He K., Zhu S. Microbial sensing in the intestine // Protein & Cell. 2023, vol. 14 (11), pp. 824–860.
  29. Travis M.A., Romagnani C. How regulatory T-cells are primed to aid tolerance of gut bacteria // Nature. 2022, vol. 610 (7933), pp. 638–640.
  30. Li D., Wu M. Pattern recognition receptors in health and diseases // Signal Transduct. Target Ther. 2021, vol. 6 (1), 291.
  31. Kawai T., Ikegawa M., Ori D., Akira S. Decoding Toll-like receptors: Recent insights and perspectives in innate immunity // Immunity. 2024, vol. 57 (4), рр. 649–673.
  32. Huus K.E., Petersen C., Finlay B.B. Diversity and dynamism of IgA-microbiota interactions // Nat. Rev. Immunol. 2021, vol. 21 (8), pp. 514–525.
  33. Nakajima A., Vogelzang A., Maruya M. et al. IgA regulates the composition and metabolic function of gut microbiota by promoting symbiosis between bacteria // J. Exp. Med. 2018, vol. 215 (8), рр. 2019–2034.
  34. Grasset E.K., Chorny A., Casas-Recasens S. et al. Gut T cell-independent IgA responses to commensal bacteria require engagement of the TACI receptor on B cells // Sci Immunol. 2020, vol. 5 (49), eaat7117.
  35. Traxinger B.R., Richert-Spuhler L.E., Lund J.M. Mucosal tissue regulatory T cells are integral in balancing immunity and tolerance at portals of antigen entry // Mucosal Immunol. 2022, vol. 15, рр. 398–407.
  36. Sun C.Y., Yang N., Zheng Z.L. et al. T helper 17 (Th17) cell responses to the gut microbiota in human diseases // Biomed Pharmacother. 2023, vol. 161, 114483.
  37. Tremaroli V., Bäckhed F. Functional interactions between the gut microbiota and host metabolism // Nature. 2012, vol. 489, no. 13, pp. 242–249.
  38. Wang G., Huang S., Wang Y. et al. Bridging intestinal immunity and gut microbiota by metabolites // Cell. Mol. Life Sci. 2019, vol. 76, no. 20, pp. 3917–3937.
  39. Yoo J.Y., Groer M., Dutra S.V.O. et al. Gut Microbiota and Immune System Interactions // Microorganisms. 2020, vol. 8, no. 10, p. 1587.
  40. Archer D., Perez-Muñoz M.E., Tollenaar S. et al. The importance of the timing of microbial signals for perinatal immune system development // Microbiome Res. Rep. 2023, vol. 2 (2), 11.
  41. Zheng D., Liwinski T., Elinav E. Interaction between microbiota and immunity in health and disease // Cell. Res. 2020, vol. 30, рр. 492–506.
  42. Pekmez C.T., Dragsted L.O., Brahe L.K. Gut microbiota alterations and dietary modulation in childhood malnutrition – The role of short chain fatty acids // Clin. Nutr. 2019, vol. 38, pp. 615–630.
  43. Hays K.E., Pfaffinger J.M., Ryznar R. The interplay between gut microbiota, short-chain fatty acids, and implications for host health and disease // Gut microbes. 2024, vol. 16 (1), pp. 239–270.
  44. Konieczna P., Ferstl R., Ziegler M. Immunomodulation by Bifidobacterium infantis 35624 in the murine lamina propria requires retinoic acid-dependent and independent mechanisms // PLoS One. 2013, vol. 8, no. 5, e62617.
  45. Бондаренко Т.А., Иванова Е.В., Бекпергенова А.В. и др. Связь цитокинов и численности микросимбионтов при микроэкологических нарушениях кишечника человека // Российский иммунологический журнал. 2022. № 2. С. 125–130.
  46. Bondarenko T.A., Ivanova E.V., Bekpergenova A.V. et al. The relationship between cytokines and the number of microsymbionts in microecological disorders of the human intestine // Russian Journal of Immunology. 2022, no. 2, pp. 125–130. (In Russ.)
  47. Чайникова И.Н., Иванова Е.В., Бондаренко Т.А. и др. Влияние цитокинов на биоплёнкообразование кишечных микросимбионтов // Российский иммунологический журнал. 2019. № 2. С. 626–627.
  48. Chainikova I.N., Ivanova E.V., Bondarenko T.A. et al. The influence of cytokines on biofilm formation of intestinal microsymbionts // Russian Journal of Immunology. 2019, no. 2, pp. 626–627. (In Russ.)
  49. Иванова Е.В., Бондаренко Т.А., Чайникова И.Н., Бухарин О.В. Влияние метаболитов микросимбионтов кишечника человека на продукцию оксида азота перитонеальными макрофагами // Российский иммунологический журнал. 2017. № 2. С. 338–340.
  50. Ivanova E.V., Bondarenko T.A., Chainikova I.N., Bukharin O.V. The influence of metabolites of human intestinal microsymbionts on the production of nitric oxide by peritoneal macrophages // Russian Journal of Immunology. 2017, no. 2, pp. 338–340. (In Russ.)
  51. Бухарин О.В., Чайникова И.Н., Иванова Е.В. и др. Иммунорегуляторный профиль микросимбионтов кишечного биотопа человека // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2018. № 4. С. 42–51.
  52. Bukharin O.V., Chainikova I.N., Ivanova E.V. et al. Immunoregulatory profile of microsymbionts of the human intestinal biotope // Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology. 2018, no. 4, pp. 42–51. (In Russ.)
  53. Бухарин О.В., Иванова Е.В., Чайникова И.Н. и др. Влияние кишечных микросимбионтов на продукцию цитокинов в системе in vitro // Медицинская иммунология. 2023. № 6. С. 1359–1376.
  54. Bukharin O.V., Ivanova E.V., Chainikova I.N. et al. The influence of intestinal microsymbionts on the production of cytokines in the in vitro system // Medical Immunology. 2023, no. 6, pp. 1359–1376. (In Russ.)

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».