Forskere ved RIKEN Center for Integrative Medical Sciences (IMS) har opdaget, at en særlig kombination af mikroorganismer i tarmen kan forværre symptomerne i en musemodel af multipel sklerose. Studiet offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Nature viser, at to specifikke tarmbakterier øger aktiviteten af immunceller, der angriber kroppens egen hjerne og rygmarv.
Multipel sklerose er en autoimmun sygdom, hvor immunsystemet angriber myelin, der dækker nervecellerne i hjernen og rygmarven. Demyelinisering påvirker, hvor hurtigt neuroner kommunikerer med hinanden og med muskler, hvilket forårsager en række symptomer, herunder følelsesløshed, svage muskler, rysten og manglende evne til at gå. Tarmmikroorganismer er blevet rapporteret at påvirke symptomer på dissemineret sklerose, men hvordan bakterier i tarmene kan påvirke myelin i hjernen og rygmarven forblev et mysterium.
Forskere ledet af Hiroshi Ohno på RIKEN IMS satte sig for at finde denne forbindelse ved hjælp af en musemodel af sygdommen. Disse mus oplever lignende demyelinisering af rygmarven, som skyldes autoimmune angreb fra T-celler, der producerer cytokinet IL-17A. Men at give disse mus antibiotikumet ampicillin reducerede demyelineringen. Behandlingen forhindrede også aktiveringen af en bestemt type T-celler. Som Ohno forklarer, "vi fandt ud af, at behandling med ampicillin, og kun ampicillin, selektivt reducerede aktiviteten af T-celler, der angriber et vigtigt protein kaldet myelin oligodendrocyt glycoprotein [MOG], som hjælper myelin med at klæbe til neuroner."
Dette blev bekræftet ved at tage immunceller fra tyndtarmen og andre regioner og måle deres cytokinproduktion i nærvær af MOG. Produktionen blev kun reduceret af ampicillin og kun når T-cellerne kom fra tyndtarmen. På dette tidspunkt vidste holdet, at mikroorganismer i tyndtarmen aktiverer MOG-specifikke T-celler, som derefter kan gå hen og angribe myelin. Næste skridt var at finde ud af, hvilke bakterier der var ansvarlige.
Fordi kun ampicillin reducerede symptomerne i modelmusene, ledte de efter mikrobiota, der næsten kun blev slettet i ampicillin-behandlede mus. De fandt kun en sådan bakterie, en ny stamme kaldet OTU002. For at teste hypotesen om, at OTU002 var synderen, undersøgte de mus, der manglede alle bakterier undtagen OTU002. De fandt ud af, at symptomerne hos disse mus var mere alvorlige end hos bakteriefri mus. På dette tidspunkt vidste holdet, at deres nyopdagede tarmbakterie var ansvarlig for de forværrede symptomer.
"Men der var et problem," siger førsteforfatter Eiji Miyauchi. "Symptomerne i OTU002-only-musene var ikke så slemme som dem i de almindelige modelmus. Det betyder, at den oprindelige effekt skal involvere mere end én mikroorganisme." Holdet antog, at en anden bakterie krydsreagerede med MOG-specifikke T-celler, og efterlignede det sted på MOG, som T-cellerne genkender. Shotgun genom-sekventering afslørede, at et protein udtrykt af Lactobacillus reuteri ligner en region af MOG, og når det blev testet, aktiverede det svagt MOG-specifikke T-celler. Symptomerne hos mus co-koloniseret med L. reuteri og OTU002 var mere alvorlige end hos OTU002-kun mus og var lige så alvorlige som dem i de originale modelmus, hvilket indikerer, at når disse to bakterier arbejder sammen, er resultaterne ødelæggende.
"Andre undersøgelser har fokuseret på fækale mikrober, eller en enkelt mikrobe, hos patienter med multipel sklerose eller i modelmus," siger Miyauchi."Vores data understreger nødvendigheden af at overveje de synergistiske virkninger af tarmmikrober på autoimmune sygdomme og giver håb til folk, der leder efter effektive behandlinger for multipel sklerose."
"Men fordi tarmmikrober og T-cellebindingsplaceringer på myelin er forskellige mellem mus og mennesker, er der nu behov for yderligere undersøgelser med humane mikrober og autoreaktive T-celler."
