Заражение Clostridioides difficile в детстве может иметь долгосрочные последствия для кишечника

Микробиом кишечника играет важнейшую роль в развитии иммунитета организма-хозяина и поддержания гомеостаза кишечника, особенно на ранних стадиях развития. Именно в этот период происходят одновременно заселение кишечника микроорганизмами и развитие иммунной системы слизистой оболочки. Нарушения в этом периоде могут иметь большие последствия. Исследователи из США выяснили, какую роль на ранних этапах играет заселение кишечника бактерией Clostridioides difficile.

C. difficile может стать причиной серьезной инфекции у взрослого человека, при этом эта бактерия заселяет кишечники 70% младенцев без каких-либо симптомов. Причина неясна, хотя рассматривались гипотезы о незрелых рецепторах к токсину и материнских антителах. В новой работе авторы показали, что заселение кишечника C. difficile на ранних этапах развития далеко не так безобидно и имеет важные последствия для младенцев.

Сначала авторы подтвердили широкую распространенность C. difficile у младенцев. В группе детей из Филадельфии (США) кишечник был колонизирован этой бактерией у 28,2% детей в первые месяцы жизни и у 75% — к двум годам. C. difficile в кишечнике не так много — в среднем 0,43% к 24 месяцам.

У новорожденных мышей заселение кишечника C. difficile тоже проходит без выраженных симптомов. Даже при введении дозы бактерии, летальной для взрослой мыши, новорожденные мышата оставались защищенными.

C. difficile вырабатывает два экзотоксина — токсин A (TcdA) и токсин B (TcdB), которые принимают участие в развитии инфекции у взрослых. Если ввести мышатам рекомбинантный TcdB, те погибнут, так что системной защиты от токсина у них нет.

Было высказано предположение, что защиту новорожденным мышатам обеспечивают γδ T-клетки, вырабатывающие интерлейкин 17. В доказательство приводится сенсибилизация мышат к C. difficile после воздействия антибиотика. В новой работе авторы получили мышат, у которых не было B- и T-клеток, и показали, что те все же не умирали от C. difficile.

В отличие от взрослых мышей, у новорожденных не происходила инфильтрация нейтрофилов в толстый кишечник в ответ на колонизацию C. difficile. Это может частично объяснить их защищенность, но факторов, скорее всего, несколько.

Несмотря на видимое отсутствие симптомов, авторы показали в фекалиях у новорожденных мышей, колонизованных C. difficile, повышенный уровень липокалина-2, что указывает на активированную воспалительную реакцию. А у изолированных эпителиальных клеток кишечника таких мышей была худшая выживаемость и повышенная экспрессия каспазы 3.

РНК-секвенирование эпителиальных клеток новорожденных мышей, инфицированных C. difficile, показало повышенную экспрессию генов, участвующих в воспалительных иммунных реакциях (например, Ly6g, Ly6d, Ly6a, Cxcl5 и Il18) и антимикробных реакциях (например, Reg3g, Slpi, Ltf и Lcn2) и сниженную экспрессию генов цитоскелета. Был активен регенеративный ответ эпителия. У основания эпителиальных крипт шла усиленная пролиферация.

Авторы изолировали стволовые клетки кишечника у мышат с C. difficile-инфекцией и показали, что те лучше формируют органоиды, чем клетки мышат без C. difficile. Эти органоиды обладали повышенным регенеративным потенциалом и способностью к дифференцировке. Исследователи также отметили появление стволовых клеток, восстанавливающих повреждения и стимулирующих регенерацию эпителия и одновременное перепрограммирование дифференцировки стволовых клеток, экспрессирующих LGR5+.

Заражение C. difficile обладало долгосрочными последствиями для мышат. Они были более восприимчивыми к заражению вирусами кишечника. У них не было ни защиты, ни повышенной чувствительности к C. difficile во взрослом возрасте. Под влиянием заражения происходило снижение частоты встречаемости GATA3+ врожденных лимфоидных клеток 2 типа (ILC2) и RORγt+ ILC3.

Эффект, который C. difficile оказывает на эпителиальные клетки кишечника, опосредован бактериальным токсином.

Если вакцинировать самку мыши против C. difficile, то анти-TcdA и анти-TcdB IgG и IgA антитела обнаруживается у ее потомства. Эти антитела не снижали бактериальную нагрузку, но уменьшали количество бактериального токсина, повышали выживаемость эпителиальных клеток кишечника и подавляли гиперпролиферацию.

У младенцев, в кишечнике которых обнаруживалась C. difficile, тоже были повышены уровни липокалина. В клетках кишечника, полученных с помощью биопсии, была повышена экспрессия генов Ly6a, Muc2 и Chga, без изменений в Lgr5, Dclk1 или Apob по сравнению с младенцами без C. difficile. Авторы также отмечали гиперпролиферацию органоидов, полученных из этих клеток.

Эти данные ставят под сомнение предположение о том, что клетки эпителия кишечника младенцев по своей природе устойчивы к токсинам C. difficile, хотя ограниченный размер выборки требует дальнейшей проверки в будущих исследованиях.

C. difficile значительно чаще встречался в индустриально развитых странах, чем в неиндустриальных.

Каким образом фекальная трансплантация избавляет пациента от клостридиальной инфекции