باکتری‌های روده، مکانیسم محافظتی بدن را در برابر عفونت‌های ویروسی تقویت می‌کنند

پژوهشگران "دانشگاه هاروارد" در بررسی جدیدی، نقش باکتری‌های روده را در راه‌اندازی مکانیسم محافظتی بدن برای مقابله با عفونت‌های ویروسی نشان داده‌اند.

به گزارش وب‌سایت رسمی دانشگاه هاروارد، پژوهشگران "مدرسه پزشکی هاروارد" (HMS) برای نخستین بار با بررسی روی موش‌ها نشان دادند که باکتری ساکن روده چگونه می‌توانند به محافظت در برابر عفونت‌های ویروسی بپردازند. این پژوهش، گروهی از میکروب‌های روده و گونه‌های ویژه‌ای را نشان می‌دهد که سلول‌های ایمنی را ترغیب می‌کنند تا به انتشار "اینترفرون‌" (Interferon) نوع یک دافع ویروس بپردازند. همچنین پژوهش‌ها، مولکولی موسوم به "پلی‌ساکارید ای" (Polysaccharide A) را در غشای خارجی سلول شناسایی کرده‌اند که به واکنش ایمنی محافظ منجر می‌شود.

به گفته پژوهشگران، شاید این مولکول بتواند بنیانی برای ابداع داروهایی باشد که به تقویت بدن انسان در برابر ویروس‌ها کمک می‌کنند. "دنیس کاسپر" (Dennis Kasper)، از پژوهشگران این پروژه گفت: با توجه به نقش مهمی که اینترفرون‌ها در بیماری و سلامت بر عهده دارند، شناسایی یک مولکول باکتریایی که می‌تواند سیگنال‌دهی محافظتی اینترفرون‌ را برانگیزد، روش جدید و امیدوارکننده‌ای برای ابداع یک ترکیب درمانی است که به تقویت ایمنی ضد ویروسی می‌پردازد و خطر عفونت‌های ویروسی را کاهش می‌دهد.

در مقاله این پژوهش‌ آمده است: بدن انسان مانند بدن پستانداران دیگر، سکونتگاه میلیاردها میکروب از جمله باکتری‌ها، ویروس‌ها و قارچ‌ها است که در مجموع به "میکروبیوتای کومنسال" (commensal microbiota) شناخته می‌شوند. پژوهش‌های کنونی نشان می‌دهند که در بدن انسان علاوه بر سلول‌های خود او، سلول‌های باکتریایی وجود دارد که بیشتر آنها در لوله گوارشی ساکن هستند. اگرچه دانشمندان، اطلاعات کمی در مورد مکانیسم‌های مولکولی دارند که میکروب‌های کومنسال به وسیله آنها در تعامل با میزبان پستاندار قرار می‌گیرند اما پژوهش‌ها نشان می‌دهند که این مکانیسم‌ها، نقش مهمی در تعدیل سیستم‌های بیولوژیکی کلیدی در بدن بر عهده دارند.

یکی از مکانیسم‌هایی که میکروب‌ها به واسطه آنها می‌توانند به تعدیل کردن سیستم ایمنی بدن میزبان بپردازند، از طریق تنظیم سیگنال‌دهی سیتوکین است. "اینترفرون‌های نوع یک" (IFN-Is)، خانواده‌ای از سیتوکین‌هایی با ساختار مشابه هستند که در واکنش بدن نسبت به عفونت‌های ویروسی نقش دارند. در ادامه این مقاله آمده است: اینترفرون‌های نوع یک، به واسطه القای یک حالت ضد ویروسی در سلول‌ها، القای مرگ سلولی موسوم به "آپوپتوز" (Apoptosis) در سلول‌های عفونی و تنظیم زیرمجموعه سلول‌های ایمنی برای واکنش ضد ویروسی، نقش مهمی در واکنش نشان دادن به بیشتر عفونت‌های ویروسی ایفا می‌کنند.

سیگنال‌دهی سطح پایین اینترفرون‌ که محافظت ضد ویروسی را در غیاب عفونت فعال ارائه می‌دهد، مدت کوتاهی پس از تولد در همه انسان‌ها وجود دارد اما مکان و نحوه رخ دادن سیگنال‌دهی، نامشخص مانده است. این پژوهش، توضیحی را برای این پدیده ارائه می‌کند و نشان می‌دهد که این واکنش محافظتی، از سلول‌های ایمنی برمی‌آید که در دیواره روده ساکن هستند. پژوهش نشان می‌دهد که "سلول‌های دندریتیک" (Dendritic cells) هنگام برانگیخته شدن توسط مولکول‌های پلی‌ساکارید ای، اینترفرون‌های محافظی را منتشر می‌کنند که روی سطح بیرونی یکی از باکتری‌های روده موسوم به "باکتروئیدس فراژیلیس" (Bacteroides fragilis) ساکن هستند.

پژوهشگران در آزمایش‌هایی که روی سلول‌ها و همچنین موش‌های آلوده به ویروس انجام دادند، دریافتند که باکتروئیدس فراژیلیس که در لوله گوارشی انسان ساکن است، سیگنال‌دهی را به صورت موثر آغاز می‌کند تا سلول‌های ایمنی روده ترغیب شوند که "اینترفرون‌ ب" (IFN-ß) را منتشر کنند. اینترفرون‌ ب، ترکیب شیمیایی مهمی است که با ترغیب سلول‌ها به خودتخریبی و تحریک سلول‌های ایمنی دیگر برای حمله به ویروس، واکنش ضد ویروسی ایجاد می‌کند.

پژوهش‌ها نشان می‌دهند که مولکول باکتریایی، مسیر سیگنال‌دهی ایمنی را تحریک می‌کند که بخشی از سیستم ایمنی ذاتی است. آزمایش‌های کاسپر و گروهش نشان می‌دهد هنگامی که مولکول سطح باکتروئیدس فراژیلیس به واسطه گیرنده‌های "TLR-4" خود با سلول‌های ایمنی روده در تعامل قرار می‌گیرد تا اینترفرون ب منتشر شود، مسیر سیگنال‌دهی را باز می‌کند. هنگامی که پروتئین‌های روی سطح سلول‌های ایمنی، الگوهای مولکولی خاصی را روی سطح چندین ارگانیسم‌ عفونی تشخیص می‌دهند، این مسیر به صورت موثر فعال می‌شود.

از آنجا که سطح سلول باکتریایی که به بروز واکنش ایمنی منجر می‌شود، به باکتروئیدس فراژیلیس منحصر نیست و در چندین باکتری دیگر روده از خانواده مشابه نیز وجود دارد، پژوهشگران به بررسی سیگنال‌دهی ایمنی مشابه در گونه‌های باکتریایی دیگری پرداختند که حامل این مولکول هستند. آزمایش‌هایی که روی موش‌ها انجام شد، نشان داد که غشای حامل این مولکول که در چندین گونه باکتری دیگر نیز یافت می‌شود، می‌تواند سیگنال‌دهی مشابه را با موفقیت انجام دهد. یافته‌های این پژوهش نشان می‌دهند که برانگیختن اینترفرون ب به واسطه سیگنال‌دهی TLR-4، به باکتروئیدس فراژیلیس محدود نمی‌شود، بلکه یک عملکرد مشترک میان همه طبقه مولکول‌های میکروبی است.

پژوهشگران برای تشخیص این که آیا باکتروئیدس فراژیلیس می‌تواند از حیوانات در برابر عفونت محافظت کند یا خیر، دو گروه از موش‌ها را آزمایش کردند. یک گروه از موش‌ها با آنتی‌بیوتیک‌ها درمان شدند تا میکروبیوتای روده آنها تخلیه شود اما میکروبیوتای سالم روده در موش‌های گروه دوم حفظ شد. هر دو گروه، در معرض ویروس موسوم به (VSV) قرار گرفتند که تقریبا همه پستانداران را آلوده می‌کند. بررسی‌ها نشان داد موش‌هایی که میکروبیوتای روده آنها تخلیه شده بود، بیشتر در معرض ابتلا به ویروس قرار داشتند و پس از ابتلا، بیماری شدیدتری در آنها ظاهر شد.

نتایج این پژوهش، نقش میکروب‌های روده را در برانگیختن سیگنال‌دهی اینترفرون ب و همچنین در تقویت مقاومت طبیعی نسبت به عفونت ویروسی نشان می‌دهد. نکته جالب اینجا است که هیچ تفاوتی میان موش‌های فاقد گیرنده‌های اینترفرون ب، صرف نظر از این که میکروبیوتای روده آنها تخلیه شده است یا خیر وجود ندارد. بررسی‌ها نشان می‌دهند که میکروبیوتای کومنسال، اثرات محافظتی خود را به واسطه سیگنال‌دهی اینترفرون ب اعمال می‌کند.

پژوهشگران برای بررسی این موضوع که آیا مولکول روی سطح باکتروئیدس فراژیلیس که به راه‌اندازی سیگنال‌دهی اینترفرون در سلول‌ها منجر می‌شود، می‌تواند نحوه واکنش حیوانات نسبت به عفونت ویروسی راب تعدیل کند یا خیر، شکل اصلاح‌شده‌ای از یک مولکول را در آب آشامیدنی موش‌هایی ریختند که میکروبیوتای روده آنها تخلیه شده بود. هنگامی که موش‌ها چند روز بعد در معرض ویروس VSV قرار گرفتند، گروهی که تحت درمان با این مولکول بودند، به طور قابل توجهی عفونت‌های خفیف‌تری داشتند و میزان بقای آنها با موش‌های دارای میکروبیوتای سالم روده و سیستم دفاعی سالم، تفاوتی نداشت.

در مقاله این پژوهش آمده است: ما با استفاده از میکروبیوتای کومنسال و تنظیم "اینترفرون نوع یک"، مکانیسم جدیدی از اصلاح سیستم ایمنی را توصیف کرده‌ایم. ما توانستیم مکانیسمی را شناسایی کنیم که انواع خاصی از باکتری کومنسال به واسطه آن می‌توانند این واکنش را تنظیم کنند.

پژوهشگران باور دارند که تامین این مولکول میکروبی کومنسال، برای بازیابی اثر محافظتی کل میکروبیوتا در حیواناتی که میکروبیوتایروده آنها تخلیه شده، کافی است. این بررسی‌ها نشان می‌دهند که نه تنها برانگیختن اینترفرون ب برای محافظت در برابر VSV لازم است، بلکه درمان با مولکول میکروبی کومنسال که اینترفرون ب را برمی‌انگیزد نیز می‌تواند برای بازیابی اثرات محافظتی کل میکروبیوتا در این مدل حیوانی کافی باشد. استفاده از این مولکول می‌تواند به ارائه روش‌های درمانی جدیدی کمک کند که واکنش اینترفرون نوع یک را تقویت می‌کنند و امکان بروز عوارض جانبی را نیز کاهش می‌دهند

این پژوهش، در مجله "Cell" به چاپ رسید.