Бессимптомная колонизация C. difficile у младенцев может иметь долгосрочные последствия.
Бессимптомная колонизация C. difficile у младенцев может иметь долгосрочные последствия.
Микробиом кишечника играет важнейшую роль в развитии иммунитета и поддержании гомеостаза кишечника, особенно на ранних стадиях жизни, когда одновременно происходит заселение кишечника микроорганизмами и развитие иммунной системы слизистой оболочки. Нарушения в этот период могут иметь долгосрочные последствия. Исследователи из США изучили роль ранней колонизации кишечника бактерией Clostridioides difficile.
C. difficile может вызывать тяжелую инфекцию у взрослых, однако бактерия заселяет кишечник примерно 70% младенцев без выраженных симптомов. Причины такой устойчивости до конца неясны; среди возможных объяснений ранее рассматривались незрелость рецепторов к токсину и материнские антитела. Новая работа показала, что ранняя колонизация C. difficile далеко не всегда безобидна и может оказывать существенное влияние на кишечник.
Авторы подтвердили широкую распространенность C. difficile у детей: в группе из Филадельфии бактерия обнаруживалась у 28,2% детей в первые месяцы жизни и у 75% - к двум годам. При этом ее доля в микробиоте оставалась небольшой - в среднем 0,43% к 24 месяцам.
У новорожденных мышей колонизация C. difficile также протекала без выраженных симптомов. Даже доза бактерии, летальная для взрослых мышей, не приводила к гибели новорожденных. C. difficile вырабатывает два экзотоксина - токсин A (TcdA) и токсин B (TcdB), участвующих в развитии инфекции у взрослых. При введении рекомбинантного TcdB мышата погибали, то есть системной устойчивости к токсину у них не было.
Предполагалось, что защиту новорожденных обеспечивают γδ T-клетки, продуцирующие интерлейкин-17. Однако авторы показали, что даже мыши без B- и T-клеток не погибали после колонизации C. difficile. В отличие от взрослых животных, у новорожденных также не происходила выраженная инфильтрация нейтрофилов в толстую кишку.
При этом отсутствие клинических проявлений не означало полного отсутствия воспаления. У новорожденных мышей, колонизированных C. difficile, повышался уровень липокалина-2, а изолированные эпителиальные клетки кишечника демонстрировали сниженную выживаемость и повышенную экспрессию каспазы-3.
РНК-секвенирование эпителиальных клеток показало повышение экспрессии генов, связанных с воспалительными и антимикробными реакциями, а также снижение экспрессии генов цитоскелета. Одновременно активировался регенеративный ответ эпителия: у основания крипт усиливалась пролиферация клеток.
Стволовые клетки кишечника от мышат, колонизированных C. difficile, лучше формировали органоиды по сравнению с клетками контрольных животных. Полученные органоиды обладали повышенным регенеративным потенциалом и способностью к дифференцировке. Авторы также обнаружили появление клеток, участвующих в восстановлении повреждений и регенерации эпителия, на фоне изменения дифференцировки LGR5+-стволовых клеток, обеспечивающих регенерацию кишечного эпителия.
Колонизация C. difficile имела и долгосрочные последствия. Во взрослом возрасте мыши становились более восприимчивыми к кишечным вирусным инфекциям, при этом чувствительность к самой C. difficile не изменялась. Также снижалась частота GATA3+ врожденных лимфоидных клеток 2-го типа (ILC2) и RORγt+ ILC3.
Эффекты C. difficile на эпителий кишечника были связаны с действием бактериального токсина. Вакцинация самок мышей против C. difficile приводила к появлению у потомства анти-TcdA и анти-TcdB IgG и IgA. Эти антитела не снижали бактериальную нагрузку, но уменьшали количество токсина, повышали выживаемость эпителиальных клеток и подавляли их гиперпролиферацию.
У младенцев с выявленной C. difficile также повышался уровень липокалина-2. В клетках кишечника, полученных при биопсии, повышалась экспрессия Ly6a, Muc2 (муцин 2) и Chga (хромогранин А), а органоиды демонстрировали гиперпролиферацию. При этом экспрессия Lgr5 (маркер кишечных стволовых клеток), Dclk1 и Apob (аполипопротеин B) не отличалась от показателей у детей без C. difficile.
Таким образом, полученные данные ставят под сомнение предположение о том, что эпителий кишечника младенцев по своей природе устойчив к токсинам C. difficile. Однако небольшой размер выборки у детей требует подтверждения результатов в дальнейших исследованиях.
C. difficile также значительно чаще обнаруживалась у детей из индустриально развитых стран по сравнению с неиндустриальными.