Los microbios específicos de la tripa tienen la capacidad de afectar a incremento esquelético normal y a la maduración

Los microbios se ven a menudo como patógeno que causen enfermedad, pero el retrato es real más complejo que esa visión limitada. El microbiome de la tripa, que es la colección de microorganismos que colonicen la tripa sana, se considera un órgano que soporta que pueda regular funciones biológicas del ordenador principal, incluyendo salud esquelética. Los investigadores en la universidad de Carolina del Sur médica (MUSC) que estudian el osteoimmunology, el interfaz de los sistemas esqueléticos e inmunes, han examinado el impacto de un microorganismo específico, bacterias filamentosas divididas en segmentos (SFB), en el revelado esquelético posterior a la pubertad. Sus resultados, publicados en línea el 10 de enero en el gorrón del hueso y de la investigación mineral más, mostrado que SFB elevó la reacción de células inmunes específicas en la tripa y el hígado. Esta reacción llevó a la actividad osteoclasta creciente y a la actividad disminuida del osteoblast, acumulativo empeorando rédito en masa del hueso.

“Éste es el primer parte sabido para mostrar eso dentro del microbiome complejo de la tripa, los microbios específicos tienen la capacidad de afectar a incremento esquelético normal y a la maduración,” dijo República eo Tchad M. Novince, D.D.S., Ph.D., profesor adjunto en las universidades del remedio y el remedio dental, que estudia el impacto del microbiome en osteoimmunology y el revelado esquelético.

El laboratorio de Novince se centra en la fase posterior a la pubertad del revelado esquelético, la ventana crítica de la plasticidad que soporta el rédito del aproximadamente 40% de Massachusetts máximo del hueso de una persona que el trabajo reciente del laboratorio mostró que el microbiome de la tripa aumenta inmunorespuestas en el hígado y el ambiente del hueso, que empeora Massachusetts esquelético SFB del hueso ha sido mostrado por otros grupos para activar la inmunorespuesta de las células TH17 de una manera relacionada de interleukin-17A (IL-17A). La investigación estado dirigida para conectar estos aspectos de la inmunidad SFB-mediada determina si los microbios específicos de la tripa tienen la capacidad de afectar a salud esquelética.

Para estudiar los efectos de SFB y el microbiome de la tripa en salud esquelética, el laboratorio de Novince utilizó un modelo del ratón con un microbiota definido. Esta investigación fue facilitada por la base animal gnotobiótica de MUSC, que es dirigida por Caroline Westwater, Ph.D., co-autor y profesor en la universidad del remedio dental. Disponible a través de la base animal única, de los ratones libres de gérmenes (ningún microbiota) y de los ratones gnotobióticos (microbiota definido) ofrezca un modelo excelente para estudiar las contribuciones del microbiome al revelado esquelético.

Siempre que pensemos en el hueso, es siempre el equilibrio de osteoblasts y de osteoclasts; los osteoblasts forman el hueso, y el resorb de los osteoclasts el hueso. La colonización de SFB causó un movimiento en ambos lados del eje: la actividad osteoclasta subió, y la actividad del osteoblast fue hacia abajo, que es perjudicial al esqueleto.”

República eo Tchad M. Novince, profesor adjunto en las universidades del remedio y del remedio dental, MUSC

Para comenzar sus estudios, el laboratorio de Novince comparó ratones libres de gérmenes a los ratones de SFB-monoassociated. Ratones que tenían SFB exhibido una reducción en volumen trabecular del hueso - el tipo del 20% de hueso que experimenta altas tasas de metabolismo del hueso. El examen adicional de estos ratones mostró que la colonización de SFB llevó niveles crecientes de IL-17A en la tripa y la circulación, y aumentó potencial osteoclasta.

Después, el laboratorio de Novince examinado si la presencia de SFB dentro de un microbiota complejo de la tripa podría influenciar el revelado esquelético normal. Compararon los ratones específico-patógeno-libres Taconic que tenían SFB como parte de su microbiome a los ratones específico-patógeno-libres Taconic que faltaron SFB.

La presencia de SFB dentro de un microbiota complejo llevó al hueso reducido el volumen trabecular, que fue atribuido a la actividad osteoclasta creciente y a la actividad disminuida del osteoblast. Colonización de SFB llevada a un estado inmune proinflammatory en la tripa, con números crecientes de células mieloide-derivadas del supresor (MDSCs) y M1-macrophages en los ganglios linfáticos asociados a la tripa. Por otra parte, la colonización de SFB aumentó niveles de IL-17A en la tripa y la circulación.

Interesante, la presencia de SFB en un microbiota complejo de la tripa también profundo estimuló inmunidad hepática. La colonización de SFB upregulated factores inmunes proinflammatory en el hígado y aumentó las células TH17 en el hígado que drenaba ganglios linfáticos. Además, la presencia de SFB llevó a niveles más altos de reactivo agudos de la fase - los factores inmunes que se hacen en el hígado y se secretan en la circulación. Lipocalin-2 (LCN2) era determinado interesante porque es un péptido antimicrobiano que influencia metabolismo del hueso.

La colonización de SFB dio lugar a niveles de circulación crecientes de IL-17A y de LCN2, que son ambos factores que soportan actividad osteoclasta y suprimen actividad del osteoblast. Tomados juntos, estos datos muestran que SFB desempeña un papel crítico en la regulación de la inmunorespuesta en la tripa y el hígado cuál tiene efectos importantes sobre el esqueleto y proporciona el fuerte apoyo que destripen acciones del microbiota en el esqueleto está mediado en parte a través de un Tripa-Hígado-Hueso AXIS.

Además, la contribución de SFB a la salud esquelética puede tener implicaciones clínicas importantes.

“Si podemos prevenir la colonización o agotar microbios específicos tales como SFB del microbiome, hay un potencial clínico de optimizar rédito en masa del hueso durante el revelado esquelético posterior a la pubertad,” dijo a Novince.

Se sabe que la dieta, el probiotics y los antibióticos tienen efectos importantes sobre el maquillaje del microbiome, incluyendo la colonización de SFB. Una mayoría de la masa del hueso de una persona acrecienta durante adolescencia, o postpubescently. Mientras que la gente envejece, ella comienza despacio a perder la masa del hueso, que la pone en riesgo de fracturas y osteoporosis. La modulación de SFB, con intervenciones no invasores tales como dietas o probiotics, podía permitir la acumulación o la optimización del rédito máximo de la masa del hueso durante adolescencia. Esto limitaría el riesgo para envejecer la masa inferior asociada del hueso y fracturas relacionadas.

En resumen, el grupo de Novince ha mostrado que dentro del microbiome complejo, un microbio comensal específico, SFB, tiene la capacidad de cambiar crítico la manera que el microbiome obra recíprocamente con el sistema inmune y el esqueleto del ordenador principal. Esta inmunorespuesta, mediada a través de un Tripa-Hígado-Hueso AXIS, induce un ambiente favorable-osteoclasta y anti-osteoblast en el hueso, que empeora incremento esquelético normal y la maduración. La contribución fuerte de la inmunidad hepática autoriza la posterior investigación en cómo los productos agudos de la fase pueden tener un efecto de la reacción sobre el microbiome o efectos adicionales sobre el ordenador principal.

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.