Schlecht bis auf die Knochen: Spezifische Darm-Bakterium beeinträchtigt normalen skelettwachstum und-Reifung
Mikroben sind Häufig Krankheitserreger, die Krankheiten verursachen, aber das Bild ist tatsächlich komplexer als die eingeschränkte Sicht. Das Darm-mikrobiom, dem ist die Sammlung von Mikroorganismen besiedeln den gesunden Darm, ist als eine unterstützende organ regulieren können host biologischen Funktionen, einschließlich Skelett-Gesundheit. Forscher an der Medical University of South Carolina (MUSC), die Studie osteoimmunology, die Schnittstelle des Skelett-und Immunsystem, untersucht die Auswirkungen von einem bestimmten Mikroorganismus, segmentierte filamentöse Bakterien (SFB), auf post-pubertäre Entwicklung des Skeletts. Ihre Ergebnisse, online veröffentlicht am Jan. 10 im Journal of Bone and Mineral Research Plus, zeigten, dass der SFB erhöhten die Reaktion der spezifischen Zellen des Immunsystems, die im Darm und in der Leber. Diese Reaktion führte zu einer erhöhten Osteoklasten-Aktivität und verminderte Osteoblasten-Aktivität, kumuliert Beeinträchtigung der Knochenmasse Abgrenzung.
„Dies ist der erste bekannte Bericht, um zu zeigen, dass innerhalb des Komplexes Darm-mikrobiom, spezifische Mikroben haben die Fähigkeit, Wirkung normalen Skelett-Wachstum und Reifung“, sagte Chad M. Novince, D. D. S., Ph. D., assistant professor in den colleges der Medizin-und Zahnmedizin, die Studien, die die Auswirkungen der mikrobiom auf osteoimmunology-und Skelett-Entwicklung.
Die Novince lab konzentriert sich auf die post-pubertäre phase der Entwicklung des Skeletts, der kritischen Fenster der Plastizität, unterstützt den Zuwachs von rund 40% an eine person, die peak bone mass. Neuere arbeiten aus dem Labor zeigten, dass das Darm-mikrobiom steigert die Immunantwort in der Leber und Knochen-Umgebung, die beeinträchtigt Skelett Knochen Masse. Der SFB hat sich gezeigt, von den anderen Gruppen zur Aktivierung der Immunantwort von TH17-Zellen in einer interleukin-17A (IL-17A) abhängigen Art und Weise. Die Forschung richtet sich auf die Verknüpfung dieser Aspekte des SFB-vermittelte Immunität festzustellen, ob bestimmte Darm-Mikroben haben die Fähigkeit zu beeinflussen Skelett-Gesundheit.
Zur Untersuchung der Auswirkungen von SFB und den Darm mikrobiom auf Skelett-Gesundheit, die Novince lab verwendete ein Maus-Modell mit einer definierten mikrobiota. Diese Forschung wurde ermöglicht durch MUSC ist Gnotobiotic Tier-Kern, der unter der Regie von Caroline Westwater, Ph. D., co-Autor und professor in der College of Dental Medicine. Durch die einzigartige Tier-Kern, keimfreien Mäusen, die keine Darmflora) und gnotobiotic Mäuse (definierten mikrobiota) bieten ein exzellentes Modell für die Untersuchung der Beiträge der mikrobiom-zur Entwicklung des Skeletts.
„Immer wenn wir denken, dass der Knochen, es ist immer das Gleichgewicht von Osteoblasten und Osteoklasten; die Osteoblasten bilden Knochen und Osteoklasten resorbieren den Knochen“, sagte Novince. „SFB Kolonisierung verursacht eine Verschiebung in beide Seiten der Achse: die Osteoklasten-Aktivität ging, und die Osteoblasten-Aktivität ging nach unten, was sich negativ auf das Skelett.“
Zu Beginn seiner Studien, die Novince lab im Vergleich keimfreie Mäuse der SFB-monoassociated Mäuse. Mäuse, SFB zeigten eine 20% Reduzierung in trabecular bone volume—die Art von Knochen, dessen hohe raten von Knochen-Stoffwechsel. Die weitere Untersuchung dieser Mäuse ergab, dass die SFB Kolonisierung führte zu einer erhöhten IL-17A Ebenen im Darm und Kreislauf und verbessert Osteoklasten Potenzial.
Neben der Novince Labor untersucht, ob die Anwesenheit des SFB innerhalb eines komplexen Darm-mikrobiota beeinflussen könnte die normale Entwicklung des Skeletts. Sie verglichen Taconic spezifisch-pathogen-freien Mäuse, SFB als Teil Ihrer mikrobiom zu Taconic spezifisch-pathogen-freien Mäuse ohne SFB.
Die Präsenz des SFB in einer komplexen mikrobiota führte zu reduzierten trabekulären knochenvolumen, das war zurückzuführen auf erhöhte Osteoklasten-Aktivität und verringert die Aktivität der Osteoblasten. SFB Kolonisierung führte zu einer proinflammatorischen Immunsystems Zustand, in dem Darm, mit der eine erhöhte Anzahl von myeloischen abgeleitete suppressor Zellen (MDSCs) und M1-Makrophagen in den Lymphknoten im Zusammenhang mit der Darm. Darüber hinaus SFB Kolonisation eine erhöhte IL-17A Ebenen im Darm und Kreislauf.
Interessant ist, das SFB-Präsenz in einem komplexen Darm-mikrobiota auch zutiefst stimulierte hepatische Immunität. SFB Kolonisation verstärkte proinflammatorische immun-Faktoren in der Leber und erhöhte TH17-Zellen in der Leber, den regionalen Lymphknoten. Darüber hinaus das Vorhandensein des SFB führte zu höheren Ebenen der akute-phase-Reaktanten—immun-Faktoren sind, die in der Leber sekretiert und in die Zirkulation. Lipocalin-2 (LCN2) war besonders interessant, denn es ist ein antimikrobielles Peptid, das die Einflüsse auf den Knochenstoffwechsel.
SFB Kolonisierung führte zu erhöhten zirkulierenden Spiegel von IL-17A und LCN2, das sind die beiden Faktoren, die Unterstützung der Osteoklasten-Aktivität und unterdrücken die Aktivität der Osteoblasten. Zusammen genommen, diese Daten zeigen, dass die SFB spielt eine kritische Rolle in der Regulierung der Immunantwort sowohl in den Darm und Leber, die hat erhebliche Auswirkungen auf das Skelett und sorgt für eine starke Unterstützung, die Darm-mikrobiota Aktionen auf das Skelett vermittelt werden, die teilweise durch eine Darm-Leber-Knochen-Achse.
Darüber hinaus wird der Beitrag des SFB zu Skelett-Gesundheit haben kann, wesentliche klinische Implikationen.
„Wenn wir verhindern können, dass die Besiedlung oder zum Abbau bestimmte Mikroben wie SFB aus der mikrobiom, es ist eine klinische Potenzial zur Optimierung der Knochenmasse Abgrenzung während des post-pubertäre Entwicklung des Skeletts“, sagte Novince.
Es ist bekannt, dass die Ernährung, Probiotika und Antibiotika haben erhebliche Auswirkungen auf die Zusammensetzung des mikrobiom, einschließlich SFB Besiedlung. Eine Mehrheit der eine person, die Knochen Masse entsteht während der Pubertät, oder postpubescently. Da die Menschen Alter, Sie beginnen langsam zu verlieren Knochenmasse, was bringt Sie mit einem Risiko für Knochenbrüche und Osteoporose. Modulation des SFB, durch nicht-invasive Maßnahmen wie Diäten oder Probiotika, die ermöglichen könnte, die für den Aufbau oder die Optimierung der peak bone mass Abgrenzung während der Pubertät. Dies würde zu begrenzen die Gefahr für das Altern und die damit verbundenen niedrigen Knochenmasse und damit verbundene Frakturen.
