Žarnyno bakterijos ir flagelinas veikia vakcinų karščiavimą

Žarnyno mikrobai gali padėti formuoti, kiek stipriai organizmas reaguoja į vakcinaciją. Judrių žarnyno bakterijų gaminami flagelinai gali skatinti uždegimą ir prisidėti prie skirtumų karščiavimo reakcijose po vakcinacijos.

Įsivaizduokite du žmones stovinčius šalia klinikoje. Jie gauna tą pačią vakciną. Vienas grįžta namo su skaudančia ranka ir vienos dienos lengva karščiuote. Kitas išeina beveik nepastebėjęs. Kodėl toks skirtumas reakcijose? Nauji tyrimai nurodo netikėtą įtariamąjį: bakterijas, gyvenančias mūsų žarnyne, ir mažus rykštės formos baltymus, kuriuos jos gamina.

Pradinė mikrobinė padėtis yra svarbi

Vakcinacija yra kontroliuojamas imuninės sistemos išbandymas. Vis dėlto asmenys į tą išbandymą ateina turėdami labai skirtingas imuninio fono sąlygas. Trilijonai žarnyno mikrobų ne tik kartu egzistuoja su šeimininku; jie nuolat vykdo chemines „pokalbius“, formuodami bazinę imuninę veiklą. Tai reiškia, kad injekcija į dvi skirtingas rankas gali susidurti su dviem skirtingomis imuninėmis aplinkomis.

Tyrėjų grupė, kuriai vadovavo Ruth Ley Maks Planko biologijos institute Tybinge, pradėjo µHEAT tyrimą, kad ištirtų šiuos skirtumus. Komanda įtraukė sveikus jaunus suaugusiuosius, kuriems 2021 ir 2022 m. buvo planuota gauti SARS-CoV-2 vakcinas. Dalyviai rinko išmatas, davė kraujo imtis imuninėms analizėms ir fiksavo kūno temperatūrą savaitę prieš ir po vakcinacijos.

Atsivėrė aiškus modelis: žmonės, kuriems po vakcinacijos pasireiškė stipresnės karščiuoto reakcijos, dažnai rodė padidėjusio uždegimo požymius dar prieš skiepijimą. Jų žarnyno mikrobiota nebuvo tik kitokia sudėtimi; ji aktyviau reiškė genus, susijusius su bakterijų judrumu — flagelijų statyba ir valdymu, tai mažyčiais propeleriais, kuriais kai kurios bakterijos plaukia.

Flagelinas: mažas baltymas su stipria žinute

Flagelės statomos iš baltymo, vadinamo flagelinu. Kadangi flagelinas būdingas daugeliui judriųjų bakterijų, įskaitant patogenus, imuninė sistema jį traktuoja kaip gerai pažįstamą pavojaus signalą. Kai aptinkamas flagelinas, organizmas gali sustiprinti uždegimines reakcijas. µHEAT kohorto duomenyse didesnė mikrobinė flagelino aktyvacija koreliavo su stipresnėmis po vakcinacijos karščiuoto reakcijomis ir padidėjusiais sisteminio uždegimo ženklais kraujyje.

Tačiau koreliacija nėra priežastis. Mokslininkai turėjo rasti eksperimentinį svertą, kad patikrintų, ar šios mikrobiotos gali pakeisti šeimininko reakciją į vakcinaciją.

Iš žmonių į peles: priežastinio ryšio patikrinimas

Kad pereitų nuo asociacijos prie priežastinio ryšio, tyrėjai persodino žmogaus išmatų bendruomenes į be mikroorganizmų auginamas peles — gyvūnus, užaugintus be jokių žarnyno mikrobų. Kai pelės gavo mikrobiomas iš žmonių, patyrusių stipresnes karščiuoto reakcijas, pelės taip pat po vakcinacijos parodė padidėjusį uždegimą, palyginti su pelėmis, gavusiomis mikrobiomas iš donorų su silpnesnėmis reakcijomis.

Efektas iš dalies priklausė nuo gyvūnų gebėjimo aptikti flageliną. Pelės, turinčios nepakitusias flagelino aptikimo kelių sistemas, parodė sustiprintas uždegimines reakcijas, kas rodo, kad bakterinis baltymas yra mechanistinis veiksnys, o ne vien biomarkeris. Trumpai tariant: tam tikros žarnyno bendruomenės sukuria pro-uždegiminį polinkį, galintį sustiprinti imuninę reakciją į vakciną.

Šie rezultatai keičia požiūrį. Vietoj to, kad skiepų šalutinius poveikius traktuotume vien kaip atsitiktines šeimininko reakcijas, juos galime matyti kaip sąveikas tarp vakcinos antigenų ir šeimininko mikrobų ekosistemos. Tai kelia du svarbius klausimus: kas skatina didesnę flagelino gamybą kai kuriuose žarnynuose ir ar tai galima pakeisti?

Mityba, industrializuotas maistas ir mikrobinis elgesys

Siekiant išsiaiškinti flagelino gamybos priežastis, komanda nagrinėjo mitybą. Pradiniai požymiai rodė, kad mityba gali būti vienas iš moduliatorių: dalyviai, nurodę daugiau augalinės kilmės produktų savo racione, linkę turėti silpnesnes karščiuoto reakcijas, tuo tarpu komponentai, dažni industrializuotame maiste, laboratoriniais tyrimais siejosi su padidėjusia flagelino aktyvacija.

Benoit Chassaing iš Institut Pasteur ir jo kolegos nustatė, kad tam tikri maisto priedai in vitro gali stimuliuoti žarnyno mikroorganizmų flagelino gamybą. Tuo pačiu metu gyvūnų eksperimentai parodė, kad daug riebalų turinti vakarietiško tipo dieta padidino uždegimines vakcinų reakcijas pelėms. Šie rezultatai neįrodo tiesioginės priežasties žmonėms, bet leidžia manyti, kad šiuolaikiniai mitybos įpročiai gali skatinti flagelizuotų bakterijų augimą ar aktyvumą.

Ar tai reiškia, kad mitybos pakeitimas prieš vakcinaciją galėtų sumažinti karščiavimą? Autoriai įspėja, kad reikalingi intervenciniai žmogaus tyrimai. Vis dėlto idėja yra įtikinama: pakeitus mikrobiotos sudėtį ar elgseną, galima mažinti perteklinį uždegimą nepažeidžiant vakcinų suteikiamos apsaugos.

Eksperto įžvalga

„Žarnyno mikrobioma veikia kaip reguliavimo rankenėlė imuninėje sistemoje“, sako dr. Maria Kline, imunologė, tirianti šeimininko ir mikroorganizmų sąveikas. „Kai kurios rankenėlės nustatytos aukščiau dėl mikrobinės kilmės produktų, tokių kaip flagelinas. Tai nereiškia, kad vakcinos taps mažiau veiksmingos, jei sureguliuosime tą rankenėlę — tai reiškia, kad galėtume mažinti nereikalingą uždegimą ir kartu išsaugoti imuninę atmintį.“

Dr. Kline pastaba pabrėžia praktinę įtampą vakcinų kūrime ir visuomenės sveikatos srityje: šalutiniai poveikiai, tokie kaip karščiavimas, yra nemalonūs ir gali mažinti skiepijimosi norą, tačiau kartais jie rodo aktyvų imuninį įsitraukimą. Iššūkis yra sumažinti trikdančius simptomus nepažeidžiant apsauginių reakcijų.

Ką tai reiškia vakcinų mokslui ir visuomenės sveikatai

Už tiesioginių šalutinių poveikių, tyrimas pabrėžia platesnę pamoką: žarnyno mikrobioma yra esminis veiksnys žmogaus imuninėje sveikatoje. Jei mikrobinės bendruomenės įtakoja atsaką į vakcinas, jos taip pat gali moduliuoti, kaip žmonės reaguoja į infekcijas, imunoterapijas ir kitus imuninius iššūkius.

• Numatomoji vertė: mikrobiniai ženklai ateityje galėtų padėti prognozuoti, kas greičiausiai patirs stipresnį vakcinų sukeltą reaktyvumą ir kam reikėtų tikslinio patarimo ar priežiūros.
• Intervencijos: probiotikai, prebiotikai, pritaikyta mityba ar trumpalaikė mikrobiomos moduliacija gali tapti priemonėmis, palengvinančiomis vakcinacijos patirtį.
• Lygybė: mitybos įpročiai ir mikrobiomos sudėtis skiriasi pagal regioną ir socioekonominę padėtį, tad mikrobiomų įtaka vakcinų reakcijoms gali susikirsti su visuomenės sveikatos lygybės klausimais.

Tyrimas prideda niuansų, o ne paprastų atsakymų. Jis neteigia, kad žarnyno mikrobai yra visa istorija; genetikos veiksniai, amžius, ankstesnės infekcijos ir vakcinos tipas taip pat turi reikšmės. Visgi flagelinas išryškėja kaip įtikinama biocheminė grandis tarp maisto, mikrobiotos ir uždegimo.

Išvados

Kai du žmonės gauna tą pačią vakciną ir pasireiškia skirtingas karščiavimas, dalį paaiškinimo gali sudaryti mikroskopiniai gyventojai žarnyne ir baltymai, kuriuos jie gamina. µHEAT tyrimas rodo, kad bakterinis flagelinas gali „paruošti“ uždegiminį pagrindą, kuris padidina vakcinų sukeltą reaktyvumą. Mityba ir gyvenimo būdas gali įtakoti tą pagrindą, siūlydami galimą kelią mažinti nemalonias reakcijas nekenkiant apsaugai.

Kiti žingsniai reikalauja kruopščiai suprojektuotų žmogaus intervencinių tyrimų, kad būtų patikrinta, ar mikrobiomos ar mitybos keitimas vakcinacijos laikotarpiu gali sumažinti karščiavimą tuo pačiu išlaikant imuninę apsaugą. Jei tai pasiteisins, tokios strategijos galėtų padaryti vakcinaciją lengviau pakeliamą ir padėti spręsti subtilią vakcinų nepasitikėjimo priežastį.