Научная статья на тему 'Регуляция иммунного гомеостаза кишечника человека метаболитами бифидобактерий в условиях микробного распознавания'

Регуляция иммунного гомеостаза кишечника человека метаболитами бифидобактерий в условиях микробного распознавания Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

CC BY
93
20
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
БИФИДОБАКТЕРИИ / МИКРОБНОЕ РАСПОЗНАВАНИЕ "СВОЙ-ЧУЖОЙ" / МИКРОБНЫЕ МЕТАБОЛИТЫ / МОНОНУКЛЕАРНЫЕ ЛЕЙКОЦИТЫ / ЦИТОКИНЫ / BIFIDOBACTERIA / MICROBIAL "SELF/NON-SELF" RECOGNITION / MICROBIAL METABOLITES / MONONUCLEAR LEUKOCYTES / CYTOKINS

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Бухарин О.В., Иванова Е.В., Перунова Н.Б.

Цель. Изучить продукцию цитокинов на модели лимфоцитов периферической крови под действием штамма Bifidobacterium bifidum 791, индуцированного метаболитами Lactobacillus fermentum 90Т-С4, Escherichia coli 157 и Staphylococcus aureus 209. Материалы и методы. В работе использованы эталонные штаммы, относящиеся к «своим» и «чужим» видам бактерий. Метод микробного распознавания «свой-чужой» (Бухарин О.В., Перунова Н.Б., 2011). Мононуклеарные лейкоциты выделяли из крови здоровых доноров методом градиентного центрифугирования в градиенте плотности фиколл-верографина (Pharmacia, Швеция). Продукция провоспалительных (IFN-y, TNF-a, IL-6, IL-17) и противовоспалительного (IL-10) цитокинов исследовалась в культуре мононуклеаров методом ИФА. Результаты статистически обработаны. Результаты. Отмечена сходная направленность реакции лимфоцитов с дифференцировкой бифидобактериями «своих» и «чужих» видов микроорганизмов. Установлено, что в ответ на «чужие» эталонные культуры лимфоциты усиливали провоспалительный потенциал, а в отношении «своих» противовоспалительный. Предварительное соинкубирование бифидобактерий с метаболитами L. fermentum 90Т-С4 усиливало противовоспалительный эффект В. bifidum 791, тогда как реакция лимфоцитов на бифидобактерии, индуцированные кишечной палочкой и стафилококком, была изменена в сторону провоспалительной. Заключение. Сочетанное однонаправленное влияние микробиоты и ее метаболической активности на уровень цитокинов может способствовать усилению защитного эффекта интестинального иммунного ответа. Способность бифидофлоры проводить первичный отбор микросимбионтов за счет межмикробного «распознавания» и дифференцированного воздействия на проили противовоспалительный потенциал лимфоцитов свидетельство ключевой роли бифидофлоры в поддержании гомеостаза кишечника человека.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Бухарин О.В., Иванова Е.В., Перунова Н.Б.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

REGULATION OF IMMUNE HOMEOSTASIS OF THE HUMAN INTESTINE BY METABOLITES OF BIFIDOBACTERIA UNDER CONDITIONS OF MICROBIAL RECOGNITION

Aim. To study the production of cytokins on the model of peripheral blood lymphocytes under the activity of Bifidobacterium bifidum 791 strain induced by Lactobacillus fermentum 90T-C4, Escherichia coli 157 and Staphylococcus aureus 209 metabolites. Materials and methods. Reference strains of «self» and «поп-self» types of bacteria were used in the investigation. «Self/non-self» microbial recognition method (Bukharin O.V., Perunova N.B., 2011). Mononuclear leukocytes were isolated from the blood of healthy donors by gradient centrifugation in ficoll-verographin density gradient (Pharmacia, Sweden). Production of pro-(IFN-y, TNF-a, IL-6, IL-17) and anti-inflammatory (IL-10) cytokins was investigated in mononuclear culture by ELISA method. The results are statistically processed. Results. Similarities in the direction of lymphocyte reaction and «self» and «поп-self» microbial differentiation of bifidobacteria were found. It was determined that in reaction to «поп-self» reference cultures the lymphocytes increased pro-inflammatory potential and increased anti-inflammatory potential in reaction to «self» bacteria. Preliminary co-incubation of bifidobacteria with L.fermentum metabolites 90T-C4 increased anti-inflammatory effect of B. bifldum 791, whereas lymphocyte reaction to E. coli and staphylococcus induced bifidobacteria was changed to pro-inflammatory. Conclusion. Combined unidirectional influence of microbiota and its metabolic activity on cytokine level might enhance defence effect of intestinal immune response. The capacity of bifidoflora to carry out primary selection of microsymbionts on account of intermicrobial «recognition» and differentiated exposure to lymphocyte proand anti-inflammatory potential evidences the key role of bifidoflora in the human intestine homeostasis maintenance.

Текст научной работы на тему «Регуляция иммунного гомеостаза кишечника человека метаболитами бифидобактерий в условиях микробного распознавания»

© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2017

О.В.Бухарин, Е.В.Иванова, Н.Б.Перунова

РЕГУЛЯЦИЯ ИММУННОГО ГОМЕОСТАЗА КИШЕЧНИКА ЧЕЛОВЕКА МЕТАБОЛИТАМИ БИФИДОБАКТЕРИЙ В УСЛОВИЯХ МИКРОБНОГО РАСПОЗНАВАНИЯ

Институт клеточного и внутриклеточного симбиоза, Оренбург

Цель. Изучить продукцию цитокинов на модели лимфоцитов периферической крови под действием штамма Bifidobacterium bifidum 791, индуцированного метаболитами Lactobacillus fermentum 90Т-С4, Escherichia coli 157 и Staphylococcus aureus 209. Материалы и методы. В работе использованы эталонные штаммы, относящиеся к «своим» и «чужим» видам бактерий. Метод микробного распознавания «свой-чужой» (Бухарин О.В., Перунова Н.Б., 2011). Мононуклеарные лейкоциты выделяли из крови здоровых доноров методом градиентного центрифугирования в градиенте плотности фиколл-верографина (Pharmacia, Швеция). Продукция провоспалительных (IFN-y, TNF-a, IL-6, IL-17) и противовоспалительного (IL-10) цитокинов исследовалась в культуре мононуклеаров методом ИФА. Результаты статистически обработаны. Результаты. Отмечена сходная направленность реакции лимфоцитов с дифференцировкой бифидобактериями «своих» и «чужих» видов микроорганизмов. Установлено, что в ответ на «чужие» эталонные культуры лимфоциты усиливали провоспалительный потенциал, а в отношении «своих» — противовоспалительный. Предварительное соинкубирование бифидобакгерий с метаболитами L. fermentum 90Т-С4 усиливало противовоспалительный эффект В. bifidum 791, тогда как реакция лимфоцитов на бифидобакгерии, индуцированные кишечной палочкой и стафилококком, была изменена в сторону провоспалительной. Заключение. Сочетанное однонаправленное влияние микробиоты и ее метаболической активности на уровень цитокинов может способствовать усилению защитного эффекта интестинального иммунного ответа. Способность бифидофлоры проводить первичный отбор микросимбионтов за счет межмикробного «распознавания» и дифференцированного воздействия на про- или противовоспалительный потенциал лимфоцитов — свидетельство ключевой роли бифидофлоры в поддержании гомеостаза кишечника человека.

Журн. микробиол., 2017, № 3, С. 12-18

Ключевые слова: бифидобакгерии, микробное распознавание «свой-чужой», микробные метаболиты, мононуклеарные лейкоциты, цитокины

O.V.Bukharin, E.V.Ivanova, N.B.Perunova

REGULATION OF IMMUNE HOMEOSTASIS OF THE HUMAN INTESTINE BY METABOLITES OF BIFIDOBACTERIA UNDER CONDITIONS OF MICROBIAL RECOGNITION

Institute of Cellular and Intracellular Symbiosis, Orenburg, Russia

Aim. To study the production of cytokins on the model of peripheral blood lymphocytes under the activity of Bifidobacterium bifidum 791 strain induced by Lactobacillus fermentum 90T-C4, Escherichia coli 157 and Staphylococcus aureus 209 metabolites. Materials and methods. Reference strains of «self» and «поп-self» types of bacteria were used in the investigation. «Self/non-self» microbial recognition method (Bukharin O.V., Perunova N.B., 2011). Mononuclear leukocytes were isolated from the blood of healthy donors by gradient centrifugation in ficoll-verographin density gradient (Pharmacia, Sweden). Production of pro-(IFN-y, TNF-a, IL-6, IL-17) and anti-inflammatory (IL-10) cytokins was investigated in mononuclear culture by ELISA method. The results are statistically processed. Results. Similarities in the direction of lymphocyte reaction and «self» and «поп-self» microbial differentiation ofbifidobacteria were found. It was determined that in reaction to «поп-self» reference cultures the lymphocytes increased pro-inflammatory potential and increased anti-inflammatory potential in reaction to «self» bacteria. Preliminary

co-incubation of bifidobacteria with L.fermentum metabolites 90T-C4 increased anti-inflammatory effect of A bifidum 791, whereas lymphocyte reaction to E. coli and staphylococcus induced bifidobacteria was changed to pro-inflammatory. Conclusion. Combined unidirectional influence of microbiota and its metabolic activity on cytokine level might enhance defence effect of intestinal immune response. The capacity of bifidoflora to carry out primary selection of microsymbi-onts on account ofintermicrobial «recognition» and differentiated exposure to lymphocyte pro- and anti-inflammatory potential evidences the key role of bifidoflora in the human intestine homeostasis maintenance.

Zh. Mikrobiol. (Moscow), 2017, No. 3, P. 12-18

Key words: bifidobacteria, microbial «self/non-self» recognition, microbial metabolites, mononuclear leukocytes, cytokins

ВВЕДЕНИЕ

Центральная роль микроорганизмов в процессах формирования кишечного гомеостаза является ключевым моментом в микросимбиоценозе. Известно, что дефицит бифидофлоры в микросимбиоценозе отражает нарушение экологического равновесия в биотопе кишечника и отрицательно сказывается на здоровье хозяина в целом [10,12]. Bifidobacterium spp. — важнейшая составляющая микросимбиоценоза кишечного биотопа, демонстрирующая широкий диапазон физиологических возможностей в толстом кишечнике человека [2, 7, 9]. Было показано, что бифидобактерии способны «сортировать» микробные антигены на «свои» и «чужие», осуществляя первичный отбор микросимбионтов, с последующим инициированием «сигна-линга» в регуляции иммунного гомеостаза хозяина [3].

Актуальным остается изучение особенностей регуляции цитокинового ответа иммуноцитов метаболитами бифидобактерий в зависимости от микроокружения на этапе микробного распознавания ассоциантов. Известно, что сигналы, поступающие к дендритным клеткам от бифидобактерий, являются приоритетными в сравнении с другими представителями микросимбиоценоза [13]. Вместе с тем, в условиях истощения нормобиоты, прежде всего бифидобактерий, уменьшаются интестинальные иммунные ответы, контролирующие кишечные инфекции, вызванные Citrobacter spp. и Campilobacter spp. [6]. Предполагается, что изучение регуляции бифидобактериями иммунного гомеостаза в биотопе толстого кишечника позволяет оценить особенности им-муномодулирующей активности доминантов в зависимости от сопутствующих факторов в микросреде, включая присутствии компонентов патогена или представителей нормобиоты, что и явилось целью работы. В связи с этим, была изучена продукция цитокинов на модели лимфоцитов периферической крови под действием штамма В. bifidum 791, индуцированного метаболитами L. fermentum 90Т-С4, Е. coli 157 и S. aureus 209.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В работе использованы эталонные штаммы бактерий Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов ГосНИИ «Генетика» (Bifidobacterium bifidum 791, № депонента AC-1247), отечественной коллекции ГИСКим. Л.А.Тарасевича (Lactobacillus fermentum 90Т-С4), Государственной коллекции патогенных микроорганизмов «НЦЭСМП» Минздрава России (Escherichia coli 157, № депонента 900751), Staphylococcus aureus 209, № депонента 900781).

Исследуемые эталонные штаммы были условно разделены на 2 группы:

микроорганизмы, относящиеся к «своим» видам (L. fermentum 90Т-С4) и бактерии, имеющие признаки «чужеродности» (Е. coli 157 и S. aureus 209). Основанием к разделению штаммов послужили ранее проведенные эксперименты с использованием алгоритма микробного распознавания «свой-чужой» [1], где индикатором являлась культура В. bifidum 791.

В данной работе в экспериментах in vitro штамм В. bifidum 791 (доминант) индуцировали метаболитами L. fermentum 90Т-С4, Е. coli 157 и S. aureus 209 (ассоциант) методом предварительного соинкубирования при реализации алгоритма «свой-чужой». Для этого были получены метаболиты (супернатан-ты) лактобациллы, стафилококка и кишечной палочки (эталонные культуры). Бульонные культуры L. fermentum 90Т-С4, Е. coli 157 и S. aureus 209 центрифугировали (3200 об/мин 15 минут) и пропускали внеклеточную жидкость через мембранные фильтры «Millipore» с диаметром пор 0,2 мкм. Метаболиты эталонных культур соинкубировали со взвесью В. bifidum 791 (9х108 КОЕ/мл, 3 McF) в соотношении 1:2 в течение 1 часа в СОг-инкубаторе (Binder, Германия). В контрольной пробе к штамму бифидобактерии вместо супернатантов эталонных культур добавляли питательный бульон в эквивалентном соотношении. После соинкубирования контрольные и опытные пробы трижды отмывали физраствором (0,9% NaCl), ресуспендировали в питательном бульоне Schaedler (BBL, США) и культивировали в течение 48 часов в СОг-инкубаторе (Binder, Германия).

Далее было оценено влияние метаболитов индуцированных и контрольных проб бифидобактерий, а также метаболитов эталонных культур на продукцию цитокинов лимфоцитами периферической крови при культивировании моно-нуклеаров в полной культуральной среде. Мононуклеарные лейкоциты выделяли в стерильных условиях из гепаринизированной крови здоровых доноров методом градиентного центрифугирования (400g) в градиенте плотности фиколл-верографина (Pharmacia, Швеция) плотностью 1,077г/см3. Продукцию цитокинов изучали в культуре мононуклеаров, сокультивируемой с метаболитами бактерий (опыт) и без добавления метаболитов (контроль, спонтанная продукция) после 24-часовой инкубации клеток (2x106) при 37°С в атмосфере 5% СОг в полной культуральной среде RPMI-1640 с добавлением

Таблица 1. Иммунорегуляторный эффект метаболитов эталонных культур на модели периферических мононуклеарных клеток

Супер-натант Контроль (спонтанная Опыт (продукция цитокинов ПМК при влиянии метаболитов культур), пг/мл

Цито-кины цитокинов ПМК), пг/мл B.bifidum 791 S. aureus 209 Е.соУ 157 Lfermentum 90Т-С4

ЮТ-у 18,1±1,2 9,1+1,1* 18,4±1,3 39,1±2,0* 7,6±0,2*

ПЧР-ое 42,0+2,4 14,3±0,4* 110,6+5,6» 17,9+0,3* 13,1±1,1*

П.-6 171,0±3,7 169,0±4,3* 210,0+3,1* 35,0±2,2* 113,0+4,2*

1Ь-17 140,5±3,2 36,8±3,1* 137,3±2,6 148,3+3,4 30,0±1,3*

П.-10 50,03±1,1 102,0±2,5* 77,5±3,4* 48,0±1,6 30,3±2,1*

4ТЬ1,1ТЫ7/1ТЫ0 ТТЬ2 ТТЫ/4ТЬ2 4.ТЫ,4ТЬ2,

Противовоспали- Воспалительный Воспалительный 4.ТЫ7

тельный эффект и эффект, актива- эффект, Противовоспа-

иммуномодуляция ция гуморально- активация лительный эф-

(поддержание ауто- го иммунитета врожденного и фект

толерантности и Т-клеточного

иммунного гомео- иммунитета стаза)

Примечание. * Наличие различий между показателями спонтанной продукции цитокинов ПМК (контроль) и индуцированной супернатантами эталонных культур (опыт), при р<0,05.

10% инактивированной эмбриональной телячьей сыворотки (Sigma-Aldrich, США) и 80 мкг/мл гентамицина. Через сутки собирали супернатанты и замораживали (-20°С) для дальнейшего определения в них уровня цитокинов. В супернатантах мононуклеарных лейкоцитов в контрольных и опытных пробах измеряли ряд про- (IFN-y, TNF-a, IL-6, IL-17) и противовоспалительного (IL-10) цитокинов методом ИФА с использованием тест-систем «Цитокин», Россия. Регистрацию результатов проводили на фотометре «Multiskan» (Labsystems, Финляндия). Результат влияния метаболитов микроорганизмов на мононуклеары оценивали по изменению концентрации цитокинов в куль-туральной среде, выражали в пг/мл.

Полученные данные статистически обработаны в компьютерной оболочке Windows с помощью процессора электронных таблиц Microsoft Office Excel и программы «Биостат» путем подсчета средней арифметической (М) и средней ошибки средней величины (ш). Данные по определению регулирующего влияния бифидобактерий на продукцию цитокинов лимфоцитами — непараметрическими методами с применением критерия Манна-Уитни. Во всех процедурах статистического анализа уровень значимости р<0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ

При оценке влияния метаболитов В. bifidum 791 и исследуемых тест-культур на продукцию цитокинов лимфоцитами периферической крови было установлено, что под действием метаболитов бактерий у периферических мононуклеарных клеток (ПМК) изменялся профиль и уровень цитокинов (табл. 1).

В ответ на присутствие в культуральной среде метаболитов В. bifidum 791 у лимфоцитов по сравнению с контролем (спонтанная продукция) в 2,5 раза повышалась способность синтезировать противовоспалительный цитокин IL-10 и отмечался супрессирующий эффект в отношении провоспалительных цитокинов IFN-y, TNF-a и IL-17 (на 50±0,5; 66±0,3 и 74±1,2% соответственно), за исключением IL-6, уровень которого не изменялся. Метаболиты L. fermentum 90Т-С4 оказывали выраженный ингибирующий эффект в отношении синтеза лимфоцитами как про-, так и противовоспалительного цитокинов. Уровень провоспалительных цитокинов снижался на 34 — 79% по сравнению с контролем, а противовоспалительного цитокина IL-10 — на 40±0,5% по сравнению со спонтанной продукцией медиаторов (мононуклеары без внесения метаболитов бактерий).

Напротив, внесение в культуральную среду лимфоцитов супернатантов Е. coli 157 и S. aureus 209 способствовало стимуляции продукции ряда провоспалительных цитокинов, однако профиль цитокинов различался. Под влиянием метаболитов Е. coli 157 у лимфоцитов в 2,2 раза увеличивался синтез IFN-y, однако снижалась способность синтезировать цитокины TNF-a и IL-6 (на 51±1,1% и 60±1,4% соответственно). На продукцию IL-17 и IL-10 метаболиты кишечной палочки не влияли, у лимфоцитов сохранялся конститутивный уровень продукции данных цитокинов. Супернатанты стафилококка стимулировали секрецию лимфоцитами TNF-a (в 3 раза по сравнению с контролем), IL-6 (на 20±1,1%) и IL-10 (на 50+2,3%). Вместе с тем, продукция провоспалительных цитокинов IFN-y и IL-17 в культуральной среде не изменялась.

Полученные результаты показали, что влияние метаболитов В. bifidum 791 и исследуемых тест-культур на продукцию цитокинов лимфоцитами характеризовалось разнонаправленным эффектом. Так, штаммы бифидо- и лакто-

Таблица 2. Иммунорегуляторный эффект метаболитов интактного и индуцированного штамма B.bifidum 791 наПМК

Супер-натант Контроль (спонтанная Опыт (метаболиты Опыт (метаболиты штамма B.bifidum 791, индуцированного компонентами тест-культур), пг/мл

Цито-кины продукция цитокинов ПМК), пг/мл B.bifidum 791), пг/мл S.aureus 209 E.coIi 157 Lfermentum . 90Т-С4

INF-Y 18,1±1,2 9,1±М* 20,0±1,4

TNF-a 42,0±2,4 14,3±0,4* 38,2±2,1

IL-6 171,0±3,7 169,0±4,3* 170,0±4,1

IL-17 140,5±3,2 36,8+3,1* 34,4+2,3*

IL-10 50,03±1,1 102,0±2,5* 10,1±1,4*

4-Thl, iThl7/Т ThlO iThlO Противовоспали- Снижение тельный эффект и иммуномодуляция (активация и поддержание аутотоле-рантности и иммун ного гомеостаза)

Эффект

аутотолерант-ности

35,1±1,3* . 13,5±0,4* 168,0±3,3 39,5±3,0* 56,0±1,5 tThl

Активация врожденного и Т-клеточного иммунитета

22,4±1,2 48,8±2,4 125,0±3,1* 40,7±2,1* 261,4±3,3*

¿тъгДтьп/Ттыо

Противовоспалительный эффект и иммуномодуляция (активация и поддержание аутотоле-рантности и иммунного гомеостаза)

Примечание. * Наличие различий между показателями спонтанной продукции цитокинов ПМК (контроль) и индукции цитокинов ПМК при влиянии метаболитами интактного штамма B.bifidum 791 и метаболитами штамма B.bifidum 791, индуцированного компонентами эталонных культур (опыт), при р<0,05.

бацилл интенсивно подавляли in vitro секрецию системного флогогенного цитокина TNF-a и усиливали антивоспалительный эффект ингибирующим влиянием на продукцию провоспалительных цитокинов IFN-y, IL-6 и хемо-кина IL-17. У культуры бифидобактерий отмечался стимулирующий эффект в отношении противовоспалительного цитокина IL-10, что сопоставимо с литературными данными [11, 13] и имеет значение в поддержании аутотоле-рантности и иммунного гомеостаза в условиях биотопа толстого кишечника человека. И напротив, у лимфоцитов, являющихся эффекторами адаптивного иммунитета, под влиянием метаболитов Е. coli 157 и S. aureus 209 усиливался провоспалительный потенциал за счет повышения продукции провоспалительных цитокинов. Причем, в первом случае отмечена стимуляция ключевого цитокина IFN-y, способствующего поляризации Thl-лимфоцитов, активирующих макрофаги, врожденный и Т-клеточный иммунитет, на фоне снижения уровня медиаторов ТЬ2-иммунного ответа. Добавление к монону-клеарам метаболитов стафилококка способствовало увеличению в среде количества Th2 цитокинов, активирующих механизмы гуморального иммунитета. Не исключено, что стимуляция продукции IL-10 в ответ на метаболиты S. aureus 209 не случайна, поскольку между Thl и Th2 существуют отношения антагонизма, реализуемые с участием продуктов — соответственно IFN-y и IL-10 [5].

На заключительном этапе исследований был проведен анализ способности метаболитов В. bifidum 791, индуцированных компонентами эталонных культур, влиять на продукцию цитокинов лимфоцитами периферической крови. Было установлено (табл. 2), что предварительное соинкубирование штамма В. bifidum 791 с метаболитами L. fermentum 90Т-С4, Е. coli 157 и S. aureus 209 влияло на способность бифидобактерий изменять концентрацию цитокинов в среде. Так, под действием метаболитов бифидобактерий, предварительно обработанных кишечной палочкой, в сравнении с эффектом интактных метаболитов В. bifidum 791, ингибирующий эффект в отношении IFN-y сменялся на стимулирующий, в результате в среде в 1,9 раза увеличивалась продукция

данного цитокина. Стимулирующий эффект в отношении IL-10, характерный для метаболитов интактных бифидобактерий, отменялся, и уровень цитокина в среде соответствовал спонтанной продукции лимфоцитов. Супрессирующий эффект в отношении провоспалительных цитокинов TNF-a и IL-17 сохранялся. Предварительное соинкубирование В. bifidum 791 с экзометаболитами S. aureus 209 приводило к тому, что метаболиты бифидобактерий способствовали подавлению продукции лимфоцитами противовоспалительного цитокина IL-10 и отмене ингибирующего влияния на уровень провоспалительных цитокинов IFN-y, TNF-a и IL-6. Напротив, воздействие индуцированного штамма бифидобактерий метаболитами L. fermentum 90Т-С4 характеризовалось усилением стимулирующего эффекта (в 5,2 раза по сравнению с интакт-ными метаболитами бифидобактерий) в отношении синтеза лимфоцитами противовоспалительного цитокина IL-10 и появлению ингибирующего эффекта в отношении IL-6 (на 30±2,3% в сравнении со спонтанным уровнем продукции).

ОБСУЖДЕНИЕ

Сравнивая результаты микробного распознавания «свой-чужой», реализуемого штаммом В. bifidum 791, со способностью лимфоцитами дифференцированно отвечать синтезом цитокинов на компоненты тест-культур, можно отметить сходство в реакции распознавания, что подтверждает универсальность способности отличать «своих» от «чужих»как одного из фундаментальных свойств живых организмов [4]. По-видимому, бифидобактерии наряду со способностью иммуноцитов, усиливающих свой про- или противовоспалительный потенциал в ответ на метаболиты бактерий, занимаются отбором микросимбионтов, оппозитно (усиление/подавление) регулируя базовые физиологические критерии (репродукции и адаптации) микроорганизмов в паре «доминант-ассоциант». Этот факт свидетельствует о том, что механизмы хозяина и микробиоты, являясь единым звеном в регуляции кишечного го-меостаза человека, вовлечены в тесное сотрудничество для своего синергид-ного существования в целях сохранения симбиоза.

Полученные результаты по изучению влияния экзометаболитов индуцированных бифидобактерий на продукцию цитокинов мононуклеарами периферической крови человека в системе in vitro характеризуют определенные различия в направленности воздействия штамма В. bifidum 791 на эффекторы иммунитета с учетом предварительного соинкубирования с метаболитами патогена или представителей нормобиоты. Причем, характер изменения им-муномодулирующего влияния индуцированных бифидобактерий имеет определенное сходство в направленности воздействия на эффекторы иммунитета с особенностями влияния самих тест-культур. Стимулирующий эффект продукции мононуклеарами Thl медиаторов наблюдался как под действием кишечной палочки, так и при влиянии метаболитов штамма В. bifidum 791, индуцированного метаболитами Е. coli 157. Таким образом, в условиях биотопа толстого кишечника человека сочетанное однонаправленное влияние микробиоты и ее метаболической активности на индукторы иммунитета может способствовать усилению эффектов интестинального иммунного ответа на присутствие патогена в среде. Наряду с этим доминантные микроорганизмы реализуют «хелперную» функцию посредством микробного распознавания через подавление биологических свойств патогена, способствуя его элиминации из биотопа [1, 2]. К защитному действию бифидофлоры также можно отнести ее способность усиливать противовоспалительный потенциал моно-

нуклеаров и стимулировать репродукцию и адаптацию «своего» микросимбионта (L. fermentum 90Т-С4). В целом, это может способствовать колонизации нормобиоты и поддержанию аутотолерантности и иммунного гомеостаза в биотопе толстого кишечника.

Таким образом, поддержание кишечного гомеостаза толстого кишечника человека реализуется через феномен микробного распознавания «свой-чу-жой», проявляющегося в способности бифидофлоры проводить первичный отбор микросимбионтов за счет оппозитного (усиление/подавление) влияния на базовые физиологические критерии ассоциантов и дифференцированного воздействия на про- или противовоспалительный потенциал лимфоцитов. Ранее выявленная способность сигналов от бифидобактерий через TLR-2 перекрывать и вытеснять сигналы от других микросимбионтов на дендритные клетки [8, 12, 13], являющиеся важным клеточным звеном врожденного и адаптивного иммунитета, в совокупности с полученными результатами могут свидетельствовать о ключевой роли бифидофлоры в процессах иммуномоду-ляции и поддержания кишечного гомеостаза человека.

Работа выполнена при грантовой поддержке по программе Президиума РАН № 7, проект 12-П-4-1045«Изучение интеграционных механизмов межмикробных взаимоотношений микросимбионтов кишечной микробиоты человека» и проекта фундаментальных исследований УрО РАН № 15-5-4-7 «Роль бифидофлоры в формировании гомеостаза человека».

ЛИТЕРАТУРА

1. Бухарин О. В., Перунова Н. Б. Микросимбиоценоз. Екатеринбург: УрО РАН, 2014.

2. Бухарин О.В., Перунова Н.Б., Иванова Е.В. Бифидофлора при ассоциативном симбиозе человека. Екатеринбург: УрО РАН, 2014.

3. Бухарин О.В., Иванова Е.В., Перунова Н.Б., Чайникова И.Н. Роль бифидобактерий в формировании иммунного гомеостаза человека. Журн. микробиол. 2015, 6: 98-104.

4. Марков А.В., Куликов А.М. Гипотеза иммунологического тестирования партнеров — согласованность развития адаптаций и смены половых предпочтений. Изв. РАН. Сер. Биол. 2006, 3:261-274.

5. Хаитов P.M. Физиология иммунной системы. М: ВИНИТИ РАН, 2001.

6. Hapfelmeir S., Lawson М.А.., Slack E. et al. Reversible microbial colonization of germ-free mice reveals the dynamics of IgA immune responses. Science. 2010,328 (5986): 1705-1709.

7. Milani C., Lugli G. A., Duranti S. et al. Genomic encyclopedia of type strains of the genus Bifidobacterium. Appl. Environ. Microbiol. 2014, 80: 6290-6302.

8. Nelson K.E. Metagenomics of the Human Body. 2011.

9. O'Callaghan A., van Sinderen D. Bifidobacteria and their role as members of the human gut microbiota. Front. Microbiol. 2016,7:925.

10. Rivière A., Selak M., Lantin D. et al. Bifidobacteria and butyrate-producing colon bacteria: importance and strategies for their stimulation in the human. Gut. Front. Microbiol. 2016,7: 1-21.

11. Tomosada Y., Villena J., Murata K. et al. Immunoregulatory effect of bifidobacteria strains in porcine intestinal epithelial cells through modulation of ubiquitin-editing enzyme A20 expression. PLoS One. 2013, 8 (3): e59259. doi: 10.1371/journal.pone.0059259.

12. Turroni F., Berry D., Ventura M. (Ed.) Bifidobacteria and their role in the human gut micro-biota. Front. Microbiol. 2017,7: 2148. doi: 10.3389/fmicb.2016.02148.

13. Zeuthen L.H., Fink L.N., Frokiaer H. Epithelial cells prime the immune response to an array of gut-derived commensals towards a tolerogenic phenotype through distinct actions of thymic stromal lymphopoietin and transforming growth factor-beta. Immunology. 2008,123 (2): 197-208.

Поступила 20.02.17

Контактная информация: Бухарин Олег Валерьевич, д.м.н., проф., 460000,Оренбург, ул. Пионерская, 11 р.т. (3532)77-54-17

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.