Чем раньше иммунная система встречается с бактериями кожи, тем лучше

В новом исследовании ученых из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (США) было выяснено, как именно кожа новорожденных распознает полезные бактерии и делает их доступными для проникновения, в то время как патогенные бактерии не пропускает, закрывая окно иммунной толерантности. Результаты исследования помогут создать новую стратегию борьбы с хроническими кожными заболеваниями.

Иммунная система должна с ранних лет учиться соседствовать с бактериями, обычно населяющими здоровую кожу, и в то же время защищаться от более опасных бактерий. Однако долгое время оставалось загадкой, как именно иммунные клетки распознают бактерии.

Кожа – это не просто оболочка; это полноценный орган, который служит физическим барьером от опасных для жизни бактерий. Также в клетках кожи находится огромное количество иммунных клеток, которые работают сообща, распознавая и атакуя микробов, представляющих угрозу.

Микробиом кожи содержит сотни различных видов бактерий и отличается по составу у разных людей и даже между разными частями кожи одного человека. Считается, что многие из этих видов бактерий полезны для здоровья кожи. Например, они производят антибактериальные молекулы, которые служат химической защитой от патогенных видов, с которыми мы можем столкнуться, – например, берясь за грязную дверную ручку.

Первые исследования

В более раннем исследовании доктор медицинских наук Тиффани Шаршмидт работала со Staphylococcus epidermidis – одной из наиболее распространенных бактерий на здоровой коже человека. Считается, что эта бактерия в основном безопасна, но в редких случаях, например, при заражении имплантированных медицинских устройств, она может действовать как патоген.

Воздействие здоровых бактерий у новорожденного приводило к иммунной толерантности: не наблюдалось воспаления кожи при последующих контактах с подобными бактериями. Напротив, отсрочка первоначального воздействия S. epidermidis до более позднего периода жизни приводила к иммунному ответу в виде воспаления на те же бактерии. Исследователи обнаружили, что раннее окно толерантности обеспечивали особые иммунные клетки, называемые Т-регуляторными клетками, известные тем, что они не нападают на собственные белки организма и предотвращают аутоиммунные заболевания.

Ученые нашли на поверхности кожи новорожденных очень много Т-регуляторных клеток по сравнению с кожей взрослого человека, что позволяет предположить, что иммунная система может определить «нормальность» бактерий, основываясь на том, какие виды Т-регуляторных клеток встречаются сразу после рождения.

Но эта гипотеза представляла собой загадку: если новорожденный подвергается воздействию болезнетворных бактерий, можно ли обмануть его иммунную систему так, чтобы она не защищалась от опасных бактерий? 

Полученные данные могут помочь в лечении хронических заболеваний кожи

Команда ученых выяснила, что раннее воздействие на организм штамма золотистого стафилококка Staphylococcus aureus со множественной лекарственной устойчивостью (основная причина кожных инфекций и частого обострения экземы) не приводит к иммунной толерантности к возбудителю. Иммунная система все еще способна энергично реагировать на последующее воздействие того же штамма.

В детстве иммунная система обладает отличительными особенностями и способностями, в том числе способностью принимать комменсальные (полезные) бактерии. «В этом исследовании мы показали, что эта толерантность не распространяется без разбора на все бактерии, встречающиеся в течение этого раннего окна, а скорее на то, что иммунная система очень рано может отличать комменсальные бактерии от патогенных микроорганизмов и давать очень разные иммунные ответы с важными долгосрочными последствиями», – отметила Т. Шаршмидт. 

Так что же обусловливает разные ранние иммунные реакции на «нормальные» и патогенные бактерии? Исследователи обнаружили, что специфический токсин, вырабатываемый S. aureus, играет роль в предотвращении толерантности и поддержании бдительности иммунной системы. Золотистый стафилококк вырабатывает множество токсинов, которые разрушают клетки человека или нарушают нормальные иммунные реакции. Однако одна специфическая молекула, называемая альфа-токсином, позволяет иммунной системе распознавать S. aureus как угрозу при раннем воздействии на кожу.

Альфа-токсин предотвращает толерантность, заставляя иммунные клетки кожи секретировать молекулу под названием бета-IL-1. Это, в свою очередь, приводит к образованию меньшего количества Т-регуляторных клеток и большего количества иммунных клеток, готовых защищаться от S. aureus в более позднем возрасте.

«Это открытие поможет нам лучше понять, почему некоторые люди особенно уязвимы к инфекции и как хронические воспалительные заболевания кожи усугубляются из-за обычно хорошо переносимых комменсальных бактерий», – объяснила Т. Шаршмидт.