Jak układ odpornościowy sam hołubi bakterie

6 maja 2018
Blog szalonych naukowców

O tym, że w ludzkich jelitach jest mikrobiom, odwiedzający tego bloga raczej wiedzą. Nie da się przeglądać serwisów popularnonaukowych i nie zauważyć kolejnych doniesień o jego roli. POLITYKA też o tym pisała. Ja dotąd tylko wspomniałem o zaskakującym mieszkańcu, a raczej mieszkańcach krowich jelit, ewentualnie o mieszkańcach jelit ludzkich, ale już poza nimi.

Nawet jeśli ktoś zupełnie przypadkiem tu zajrzał, a na co dzień czyta coś zgoła innego, to mógł zauważyć, że „Super Express” donosi: „Ale ODKRYCIE! To bakterie każą nam się OBŻERAĆ!”, a „Fakt”: „Więcej niż połowa twojego ciała nie jest człowiekiem!”. To pierwsze można w Scientific American skonfrontować z artykułem „How Gut Bacteria Tell Their Hosts What to Eat”, tego drugiego nie, bo te obliczenia to całkiem nowa sprawa.

Nic dziwnego, że kwestie okołojelitowe interesują także serwisy niespecjalnie kojarzone z nauką. Jelita i defekacja mają swój wymiar tabu i potrzebę tego tabu łamania. A w końcu „ostatecznie wszystko, co żyje, ma w środku jakąś kiszkę…” Wstydliwe wydarzenie, które przydarzyło się kadetowi Bieglerowi z przygód wojaka Szwejka, a które uznał on za honorową chorobę w imię służby wojennej dla Cesarza Pana, przeszło do historii literatury, a bliźniacze sedesy nierozdzielone niczym w ubikacji olimpijskiej w Soczi przeszły do historii sportu.

Nie ma się też co dziwić, że kwestie związane z przeczyszczeniem były ważne w dawnej medycynie przykładającej wagę do rzekomej równowagi płynów ustrojowych, a gdy ta odeszła do kronik nauki – w medycynie alternatywnej. Ludzie są przekonywani, że ich problemy to wynik złogów w jelitach, których trzeba się pozbyć głodówką i hydrokolonoterapią, czyli po prostu lewatywą. Albo i nie tylko lewatywą po prostu przeczyszczającą – są specjalne lewatywy, np. z kawy, które mają rzekomo magiczną moc.

Z drugiej strony trzeba przyznać, że medycyna nie zawsze sobie radzi z problemami jelitowymi. Czasem po bezskutecznych próbach przypisania znanej choroby enterologicznej (a trochę ich jest) kończy się na wytrychu „zespół jelita drażliwego”. Całkiem niedawno okazało się, że niektóre z długotrwałych problemów gastrycznych mogą wynikać z nadmiernego namnożenia jednego z mieszkańców jelit, laseczki Clostridium difficile. Laseczki, zgodnie z polską nomenklaturą, to bakterie pałeczkowate wytwarzające przetrwalniki (w innych językach, z tego, co wiem, choć nie wnikałem nazbyt głęboko, nie ma rozróżnienia między laseczkami a pałeczkami).

Zatem nawet po skutecznej antybiotykoterapii po paru(nastu) dniach mogą na nowo się pojawić w tym samym jelicie. Zdarza się, że dają ledwo zauważalne efekty, takie jak niektórzy mają po zjedzeniu białego sera od innego producenta niż zwykle, a pozostałe bakterie mikrobiomu je w końcu zdominują. Ale zdarza się, że powodują tak silne zapalenie, że kończy się śmiercią. Na dodatek ostatnio pojawiły się szczepy oporne na typowe antybiotyki. Czasem jedynym sposobem na ich trwałe pozbycie się z jelita jest przeszczep mikrobiomu (zwany też po prostu przeszczepem kału) od dawcy z prawidłowym składem.

Ze względów, które opisałem, procedura powyższa budzi różne emocje, a jest na tyle świeża, że jeszcze słabo ugruntowana w medycynie akademickiej. W sumie gdyby te wszystkie krzykliwe nagłówki miały rację, taki przeszczep nie tylko eliminuje rzekomobłoniaste zapalenie jelit i biegunki, ale zmienia podatność nosiciela na otyłość i różne inne choroby. Skład mikrobiomu podejrzewa się o wpływ na niemal wszystko, łącznie z autyzmem, chorobą Parkinsona i w ogóle umysłem. Nawet jest książka porównująca jelita do mózgu (podobno naciągana).

Jak już jestem przy porównaniach, to mikrobiom porównuje się do odcisków palców. Każdy ma podobno unikatowy. Z drugiej jednak strony przecież skład mikrobiomu jest dość zmienny. Wspomniane wyżej problemy z Clostridium difficile biorą się np. po antybiotykoterapii. Każde przyjęcie antybiotyków robi w mikrobiomie hekatombę (a co z jedzeniem np. czosnku?). Jednak mimo wszystko niektóre gatunki i szczepy bakterii w danym jelicie osiedlają się dość trwale.

I to właściwie miał być główny temat wpisu – każda powyższa wzmianka mogłaby przecież tematem dużego tekstu. Bakterią, która zwykle występuje w prawidłowym mikrobiomie człowieka czy myszy, jest np. Bacteroides fragilis. Nie tylko jest nieszkodliwym komensalem, ale wygląda na to, że jej obecność zmniejsza podatność mysiego gospodarza na stan zapalny jelita, a nawet na stwardnienie rozsiane. (Z drugiej strony w niektórych przypadkach samo może powodować chorobę). Naukowców frapowało, jak to jest, że gdy u danego osobnika osiedli się dany szczep tego gatunku, później już zwykle jest i jest, i inne szczepy go nie zastępują.

Kluczowe jest to, że pałeczka ta wytwarza otoczkę wielocukrową ułatwiającą osadzenie się w śluzie wyściełającym jelito. Jeżeli pozbawić ją zdolności jej wytwarzania, krąży sobie w treści pokarmowej i jest wydalana. Ktoś zaznajomiony z mikrobiologią lekarską albo immunologią może mieć skojarzenie: otoczka bakteryjna – antygen – przeciwciała. Słusznie, podobnie jak w przypadku bakterii chorobotwórczych wielocukry z otoczki Bacteroides fragilis są rozpoznawane przez przeciwciała, konkretnie immunoglobulinę A (IgA).

IgA jest często spotykana w tkance nabłonkowej i jej okolicach. Zasadniczo immunoglobuliny, jak to przeciwciała, pomagają leukocytom zwalczać patogeny. Utrudniają też bakteriom przyleganie do błon śluzowych. To bardzo przydatna dla organizmu funkcja, jeżeli chce się pozbyć niechcianych bakterii. Ale jak napisałem wyżej, Bacteroides fragilis zwykle jest chcianym gościem. Właśnie (publikacja z 3 maja 2018 roku) odkryto, że to przyłączenie się IgA do jej otoczki sprawia, że łatwiej jej skolonizować nabłonek. Gdy z kolei myszy pozbawić zdolności wytwarzania IgA, pożądanym bakteriom trudniej zasiedlić trwale śluzówkę jelita.

Ewolucja rzadko wynajduje coś zupełnie nowego. Zwykle wykorzystuje niewielkie modyfikacje tego, co już jest. Najwyraźniej mechanizm, który zwykle u ssaków prowadzi do zwalczania chorobotwórczych drobnoustrojów, tu został wykorzystany do czegoś przeciwnego – ułatwienia pożytecznym drobnoustrojom kolonizacji. Nie jestem zbyt wyrywny w ogłaszaniu rewolucyjnych odkryć (a już nie raz widziałem sensacyjne nagłówki, jak choćby kiedyś), ale chyba jest to dość sensacyjne odkrycie nieoczekiwanej dotąd roli układu odpornościowego.

fot. V.R. Dowell, Jr., domena publiczna (Public Health Image Library)

  • G. P. Donaldson, M. S. Ladinsky, K. B. Yu, J. G. Sanders, B. B. Yoo, W. C. Chou, M. E. Conner, A. M. Earl, R. Knight, P. J. Bjorkman, S. K. Mazmanian (2018) „Gut microbiota utilize immunoglobulin A for mucosal colonization” Science, eaaq0926, DOI: 10.1126/science.aaq0926

PS. O tych odciskach palców u nas pisała kiedyś Justyna Juranek.