Модуляция Lactobacillus johnsonii дендритных клеток костно-мозгового происхождения у мышей, несущих нулевую мутацию в гене Muc2

В кишечнике обитает более триллиона бактерий, которые нарабатывают до 60% метаболитов хозяина. Поэтому кишечный микробиом играет важную роль в регуляции иммунного ответа хозяина. В настоящее время получено много данных не только о влиянии пробиотических штаммов бактерий на развитие патологий, связанных с дисбиозами и нарушениями метаболического обмена, но и о важной роли бактерий в лечении воспаления, онкологии и нейродегенеративных нарушений. Изучение влияния пробиотических штаммов на лечение различных патологий проводят на экспериментальных животных с нарушением работы генов, приводящих к данной патологии. Для понимания механизма прямого действия пробиотиков используют клетки здоровых мышей или перевиваемые культуры клеток в in vitro исследованиях. Однако проводится довольно мало исследований эффекта пробиотических штаммов на клетки, полученные от животных с патологией. В данной работе мы исследовали фенотип дендритных клеток (ДК) мышей Muc2^-/с признаками хронического воспаления кишечника и оценивали какой эффект L. johnsonii оказывает на функциональную активность ДК. Известно, что ключевыми признаками всех экспериментальных моделей воспалительных заболеваний кишечника (ВЗК) являются истончение защитного муцинового слоя в кишечнике и изменение кишечной микрофлоры. В нашей работе мы сравнили эффективность созревания и активации ДК, полученных из костного мозга мышей с мутацией в гене Muc2, и ДК, полученных от здоровых мышей линии C57BL/6 свободных от специфических видовых патогенов. А также оценили экспрессию костимуляторных молекул, пролиферативный индекс и возможность активации Т-регуляторного ответа ДК, которые которые были стимулированы пробиотическими бактериями L. johnsonii.  Методом проточной цитометрии оценивали экспрессию клеточных маркеров дендритных и Т-клеток с помощью антител к внеи внутриклеточным белкам. Пролиферативную активность спленоцитов оценивали с помощью WST теста. В работе было показано, что дендритные клетки, полученные из костного мозга мышей с нулевой мутацией гена Muc2 имели незрелый фенотип по основным маркерам ДК. Дендритные клетки Muc2^-/мышей не могли эффективно стимулировать пролиферацию аллогенных и сингенных Т-клеток. Пробиотический штамм L. johnsonii был способен не только стимулировать созревание дендритных клеток, полученных от Muc2^-/-мышей, но и повышать экспрессию FoxP3 на CD25⁺ Т-клетках, которые ко-культивировали с дендритными клетками. Таким образом, мы полагаем, что данный пробиотический штамм бактерий может снижать признаки воспаления и уменьшать проявление патологических нарушений у мышей с признаками развития ВЗК.

1. Abdul-Aziz M.A., Cooper A., Weyrich L.S. Exploring relationships between host genome and microbiome: new insights from genome-wide association studies. Front. Microbiol., 2016, Vol. 7, 1611. doi: 10.3389/fmicb.2016.01611.

2. Betz V.D., Achasova K.M. Borisova M.A., Kozhevnikova E.N., Litvinova E.A. The role of glycoprotein mucin 2 and l-fucose in the interaction of immunity and microflora of experimental model of inflammatory bowel diseases. Biochemistry, 2022, Vol. 87, no. 3, pp. 356-375.

3. Dekkers K.F., Sayols-Baixeras S., Baldanzi G., Nowak C., Hammar U., Nguyen D., Varotsis G., Brunkwall L., Nielsen N., Eklund A.C., Holm J.B., Nielsen H.B., Ottosson F., Lin Y.-T., Ahmad S., Lind L., Sundström J., Engström G., Smith J.G., Ärnlöv J., Orho-Melander M., Fall T. An online atlas of human plasma metabolite signatures of gut microbiome composition. Nat. Commun., 2022, Vol. 13, 5370. doi: 10.1038/s41467-022-33050-0.

4. Drakes M., Blanchard T., Czinn S. Bacterial probiotic modulation of dendritic cells. Infect. Immun., 2004, Vol. 72, no. 6, pp. 3299-3309.

5. Haller D., Bode C., Hammes W.P., Pfeifer A.M., Schiffrin E.J., Blum S. Non-pathogenic bacteria elicit a differential cytokine response by intestinal epithelial cell/leucocyte co-cultures. Gut, 2000, Vol. 47, no. 1, pp. 79-87.

6. Hatcher G.E., Lambrecht R.S. Augmentation of macrophage phagocytic activity by cell-free extracts of selected lactic acid-producing bacteria. J. Dairy Sci., 1993, Vol. 76, pp. 2485-2492.

7. Johnson E.L., Heaver S.L., Walters W.A., Ley R.E. Microbiome and metabolic disease: revisiting the bacterial phylum Bacteroidetes. J. Mol. Med. (Berl.), 2016, Vol. 95, pp. 1-8.

8. Marcial G.E., Ford A.L., Haller M.J., Gezan S.A., Harrison N.A., Cai D., Meyer J.L., Perry D.J., Atkinson M.A., Wasserfall C.H., Garrett T., Gonzalez C.F., Brusko T.M., Dahl W.J., Lorca G.L. Lactobacillus johnsonii N6.2 modulates the host immune responses: a double-blind, randomized trial in healthy adults. Front. Immunol., 2017, Vol. 8, 655. doi: 10.3389/fimmu.2017.00655.

9. Roncarolo MG, Levings MK, Traversari C. Differentiation of T regulatory cells by immature dendritic cells. J. Exp. Med., 2001, Vol. 193, no. 2, pp. 5-9.

10. Youssef A.R., Elson C.J. Induction of IL-10 cytokine and the suppression of T cell proliferation by specific peptides from red cell band 3 and in vivo effects of these peptides on autoimmune hemolytic anemia in NZB mice. Auto Immun Highlights, 2017, Vol. 8, no. 1, 7. doi: 10.1007/s13317-017-0095-4.