Kolonizacja bakteryjna płuc zależy również od genomu gospodarza

Płuca wcale nie są sterylnym miejscem, jak od dawna zakładano. W rzeczywistości zawiera zróżnicowany ekosystem mikrobiologiczny. Z wcześniejszych badań wiemy, że zmiany w mikrobiomie płuc są związane z takimi chorobami jak mukowiscydoza, astma czy przewlekła obturacyjna choroba płuc (POChP). Czynniki środowiskowe, takie jak palenie tytoniu, odżywianie w dzieciństwie lub stosowanie antybiotyków, są ważnymi czynnikami tworzenia i stabilności społeczności drobnoustrojów w płucach.

Nadal nie do końca rozumiemy, w jaki sposób geny gospodarza wpływają na mikrobiom płuc. Wynika to głównie z trudności w uzyskaniu próbek płuc oraz z faktu, że mikroorganizmy występują w stosunkowo niewielkich ilościach. Tak więc zespół badawczy z Leibniz ScienceCampus EvoLUNG kierowany przez profesora Johna Bainesa przeprowadził szczegółowe badania mikrobiomu płuc na modelu mysim. Wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie mikrobiom zwierzęcy.

„Zbadaliśmy powiązania między poszczególnymi gatunkami bakterii płucnych a markerami w genomie gospodarza, aby zidentyfikować geny, które wpływają na bakterie płucne i mogą odgrywać rolę w podatności na choroby” – wyjaśnia Baines, który przewodniczy grupie zadaniowej medycyny ewolucyjnej Uniwersytetu Keele. (CAU) oraz w Instytucie Biologii Rozwoju Maxa Plancka w Plön. W sumie znaleziono siedem regionów genomowych dla ośmiu cech bakteryjnych. „Byliśmy w stanie zidentyfikować wiele obiecujących genów związanych z odpowiedziami immunologicznymi i zapalnymi, funkcjonowaniem płuc i podatnością na choroby” – mówi Baines.

W badaniu wykorzystano najnowsze metody analizy biologii molekularnej do identyfikacji gatunków bakterii obecnych w płucach badanych myszy, nawet o niskiej biomasie. „Nasze badanie dostarcza pierwszych dowodów na rolę zmienności genetycznej żywiciela w przyczynianiu się do zmienności mikroflory płucnej” – wyjaśnia współautorka dr Maryam Palhewan z centrum badawczego Burstel, Leibniz Lung Center (FZB).

Wykazano, że ilość Lactobacillus w płucach jest ściśle związana z określonym regionem zawierającym gen kodujący przeciwzapalną cytokinę interleukinę 10. To odkrycie zostało potwierdzone u zwierząt, u których obecny był gen interleukiny 10 (IL-10). wyłączony.

„Myszy z niedoborem IL-10 miały mniej pałeczek kwasu mlekowego niż zwierzęta bez depresji” – mówi Belhawan. Stwierdzono różnice genetyczne żywicieli w liczbie pelomonas, innego pospolitego gatunku bakterii w płucach. Funkcjonalne znaczenie tych gatunków bakterii może być wykorzystane w przyszłości do celów profilaktycznych lub terapeutycznych.