Международная группа исследователей описала механизм, с помощью которого сегментированные нитчатые бактерии в кишечнике передают свои антигены. Они заякориваются в клетках эпителия кишечника, и в местах контакта мембрана клетки формирует везикулы с бактериальным белком. С его помощью бактерии определяют развитие особого типа иммунных клеток, защищающих кишечник от инфекций. Статья опубликована в Science.
В кишечнике млекопитающих живут сообщества микроорганизмов, которые помогают животным переваривать различные соединения (например, клетчатку), синтезировать витамины и защищаться от патогенных форм. Симбионты влияют на метаболизм, физиологию и иммунитет организма. Для этого им необходимо общаться с клетками хозяина. Так, бактерии выделяют короткоцепочечные жирные кислоты, одной из функций которых является синтез слизи клетками кишечника, ароматические углеводороды, подавляющие активность иммунной системы, и многие другие вещества.
Долгое время считалось, что бактерии кишечника не контактируют напрямую с энтероцитами — клетками эпителия. Это оказалось неверным для сегментированных филаментных (нитчатых) бактерий (СФБ). Их первый «головной» сегмент буквально входит в энтероцит, не повреждая его мембрану, а в месте контакта происходит перестройка клеточного скелета. СФБ также способствуют размножению Т-хелперов 17, которые в том числе защищают кишечник от бактериальной или грибковой инфекции.
Международная группа исследователей из Канады, США и Японии под руководством Памелы Бьоркман (Pamela Bjorkman) из Калифорнийского технологического института и Ивайло Иванова (Ivaylo Ivanov) из Колумбийского университета изучила механизм взаимодействия СФБ с энтероцитами с помощью электронной томографии и трехмерной реконструкции изображений. Ученые также описали новый способ взаимодействия бактерий с клетками хозяина. В месте их тесного контакта происходит эндоцитоз — впячивание мембраны энтероцита и образование пузырька — везикулы. Ученые назвали его MATE (microbial adhesion-triggered endocytosis) — эндоцитоз, обусловленный бактериальной адгезией.
Интересно, что эти пузырьки содержат бактериальный белок P3340, который отвечает за развитие специфичных Т-хелперов 17. Исследователи рассмотрели молекулярные механизмы образования MATE везикул. Оказалось, что для этого нужны белковый комплекс динамин, который образует кольцо вокруг шейки пузырька и отшнуровывает его, и CDC42, участвующий в перестройке цитоскелета. Ученые получили мышей, у которых в энтероцитах не работал ген CDC42, и заселили их кишечник СФБ. У таких мышей бактерии нормально контактировали с клетками, однако из-за отсутствия CDC42 образование MATE везикул нарушилось, они были меньше, а в слизистой оболочке кишечника было снижено количество Т-хелперов 17. Исследователи подтвердили, что MATE везикулы, несущие бактериальный антиген P3340, нужны для размножения Т-хелперов 17.
Не только микробиота кишечника млекопитающих обладает суперспособностями. Бактерии кишечника нематод синтезируют вещества, которые отпугивают комаров, в том числе переносчиков малярии, желтой лихорадки, лихорадок денге и Зика.
Комментарии