I microbi specifici dell'intestino hanno la capacità di pregiudicare la crescita e la maturazione scheletriche normali

I microbi sono veduti spesso come agenti patogeni che causano la malattia, ma la maschera è realmente più complessa di quella visualizzazione limitata. Il microbiome dell'intestino, che è la raccolta dei microrganismi che colonizzano l'intestino sano, è considerato un organo supportante che può regolamentare le funzioni biologiche ospite, compreso salubrità scheletrica. I ricercatori all'università di Carolina del Sud medica (MUSC) che studiano il osteoimmunology, l'interfaccia dello scheletrico ed i sistemi immunitari, hanno esaminato l'impatto di un microrganismo specifico, batteri filamentosi segmentati (SFB), sullo sviluppo scheletrico post-puberale. I loro risultati, pubblicati online il 10 gennaio nel giornale dell'osso e della ricerca minerale più, indicato che SFB ha elevato la risposta delle celle immuni specifiche nell'intestino e nel fegato. Questa risposta piombo ad attività aumentata di osteoclasto ed ha fatto diminuire l'attività del osteoblast, cumulativamente alterante l'attribuzione di massa dell'osso.

“Questo è il primo rapporto conosciuto per mostrare quello all'interno del microbiome complesso dell'intestino, i microbi specifici hanno la capacità di pregiudicare la crescita e la maturazione scheletriche normali,„ ha detto la Repubblica del Chad M. Novince, D.D.S., Ph.D., un assistente universitario negli istituti universitari di medicina e odontoiatria, che studia l'impatto del microbiome sul osteoimmunology e sullo sviluppo scheletrico.

Il laboratorio di Novince mette a fuoco sulla fase post-puberale di sviluppo scheletrico, la finestra critica di plasticità che supporta l'attribuzione di circa 40% del Massachusetts che di punta dell'osso di una persona il lavoro recente dal laboratorio ha indicato che il microbiome dell'intestino intensifica le risposte immunitarie nel fegato ed ambiente dell'osso, che altera Massachusetts scheletrico SFB dell'osso è stato indicato da altri gruppi per attivare la risposta immunitaria delle celle TH17 in un modo dipendente di interleukin-17A (IL-17A). La ricerca mirante per collegare questi aspetti di immunità SFB-mediata determina se i microbi specifici dell'intestino hanno la capacità di pregiudicare la salubrità scheletrica.

Per studiare gli effetti di SFB e il microbiome dell'intestino su salubrità scheletrica, il laboratorio di Novince ha utilizzato un modello del mouse con un microbiota definito. Questa ricerca è stata facilitata dalla memoria animale gnotobiotica di MUSC, che è diretta da Caroline Westwater, Ph.D., co-author e professore nell'istituto universitario di odontoiatria. Disponibile tramite il nucleo animale unico, i mouse esenti da germi (nessun microbiota) ed i mouse gnotobiotici (microbiota definito) fornisca un modello eccellente per lo studio dei contributi del microbiome allo sviluppo scheletrico.

Ogni volta che pensiamo all'osso, è sempre il bilanciamento dei osteoblasts e degli osteoclasti; i osteoblasts formano l'osso e il resorb di osteoclasti l'osso. La colonizzazione di SFB ha causato uno spostamento in entrambi i lati dell'asse: l'attività di osteoclasto è andato su e l'attività del osteoblast è andato giù, che è nociva allo scheletro.„

La Repubblica del Chad M. Novince, assistente universitario negli istituti universitari di medicina e di odontoiatria, MUSC

Per cominciare i sui studi, il laboratorio di Novince ha confrontato i mouse esenti da germi ai mouse di SFB-monoassociated. Mouse che hanno avuti SFB esibito un rapporto di riproduzione del volume trabecular dell'osso - il tipo di 20% di osso che subisce i tassi alti di metabolismo dell'osso. Ulteriore esame di questi mouse ha indicato che la colonizzazione di SFB piombo i livelli aumentati di IL-17A nell'intestino e nella circolazione ed ha migliorato il potenziale di osteoclasto.

Dopo, il laboratorio di Novince esaminato se la presenza di SFB all'interno di un microbiota complesso dell'intestino potrebbe influenzare lo sviluppo scheletrico normale. Hanno confrontato i mouse senza specifica Taconic che hanno avuti SFB come componente del loro microbiome ai mouse senza specifica Taconic che mancavano di SFB.

La presenza di SFB all'interno di un microbiota complesso piombo all'osso diminuito il volume trabecular, che è stato attribuito ad attività aumentata di osteoclasto ed ha fatto diminuire l'attività del osteoblast. Colonizzazione di SFB piombo ad uno stato immune proinflammatory nell'intestino, con i numeri aumentati delle celle mieloide-derivate del soppressore (MDSCs) e M1-macrophages nei linfonodi connessi con l'intestino. Inoltre, la colonizzazione di SFB ha aumentato i livelli di IL-17A nell'intestino e nella circolazione.

Interessante, la presenza di SFB in un microbiota complesso dell'intestino egualmente profondo ha stimolato l'immunità epatica. La colonizzazione di SFB upregulated i fattori immuni proinflammatory nel fegato ed ha aumentato le celle TH17 nel fegato che vuota i linfonodi. Ancora, la presenza di SFB piombo ai livelli elevati dei reattivi acuti di fase - fattori immuni che sono fatti nel fegato e sono secernuti nella circolazione. Lipocalin-2 (LCN2) era particolarmente interessante perché è un peptide antimicrobico che influenza il metabolismo dell'osso.

La colonizzazione di SFB ha provocato i livelli di circolazione aumentati di IL-17A e di LCN2, che sono entrambi i fattori che supportano l'attività di osteoclasto e sopprimono l'attività del osteoblast. Catturati insieme, questi dati indicano che SFB svolge un ruolo critico nella regolamentazione della risposta immunitaria sia nell'intestino che il fegato quale ha effetti significativi sullo scheletro e fornisce l'appoggio importante che sventrano gli atti di microbiota sullo scheletro è mediato in parte con un asse dell'Intestino-Fegato-Osso.

Ulteriormente, il contributo di SFB a salubrità scheletrica può avere implicazioni cliniche significative.

“Se possiamo impedire la colonizzazione o vuotare i microbi specifici quale SFB dal microbiome, c'è un potenziale clinico di ottimizzare l'attribuzione di massa dell'osso durante lo sviluppo scheletrico post-puberale,„ ha detto Novince.

È conosciuto che la dieta, il probiotics e gli antibiotici hanno effetti significativi sul trucco del microbiome, compreso colonizzazione di SFB. Una maggioranza della massa dell'osso di una persona si accresce durante l'adolescenza, o postpubescently. Mentre la gente invecchia, cominciano lentamente a perdere la massa dell'osso, che le mette a rischio delle fratture e l'osteoporosi. La modulazione di SFB, con gli interventi non invadenti quali le diete o il probiotics, ha potuto tenere conto l'accumulazione o l'ottimizzazione di attribuzione di punta della massa dell'osso durante l'adolescenza. Ciò limiterebbe il rischio per l'invecchiamento la massa bassa associata dell'osso e delle fratture riferite.

Riassumendo, il gruppo di Novince ha indicato che all'interno del microbiome complesso, un microbo commensale specifico, SFB, ha la capacità di cambiare criticamente il modo che il microbiome interagisce con il sistema immunitario e lo scheletro ospite. Questa risposta immunitaria, mediata con un asse dell'Intestino-Fegato-Osso, induce un pro-osteoclasto e un ambiente anti--osteoblast nell'osso, che altera la crescita e la maturazione scheletriche normali. Il forte contributo di immunità epatica autorizza l'indagine successiva in come i prodotti acuti di fase possono avere un effetto di feedback sul microbiome o effetti supplementari sul host.

Source:
Journal reference:

Hathaway‐Schrader, J. D., et al. (2020) Specific Commensal Bacterium Critically Regulates Gut Microbiota Osteoimmunomodulatory Actions During Normal Post‐Pubertal Skeletal Growth and Maturation. Journal of Bone and Mineral Research Plus. doi.org/10.1002/jbm4.10338.