Varhaislapsuuden suolistomikrobikanta vaikuttaa autoimmuniteettiin

Jokin tekijä länsimaisissa elintavoissa näyttää altistavan ihmisiä autoimmuunisairauksille ja allergioille. DIABIMMUNE-tutkimushankkeen tarkoituksena on testata ja selittää hygieniahypoteesia, jonka mukaan immuunivälitteisten tautien yleistyminen olisi seurausta varhaisten mikrobikontaktien niukkuudesta. Juuri julkaistussa tutkimuksessa selvitettiin, mitkä seikat vaikuttavat varhaisen immuunijärjestelmän kehitykseen ja mikä rooli mikrobeilla on kehityksessä.

– Jo pitkään on tiedetty, että maatilan lapsilla on vähemmän allergioita kuin lapsilla keskimäärin. Varhainen altistuminen tietyille mikro-organismeille näyttää hyödyttävän immuunijärjestelmää ja parantavan selviytymistä allergioita ja autoimmuunisairauksia vastaan, kertoo tohtorikoulutettava Tommi Vatanen Aalto-yliopiston tietotekniikan laitokselta ja Broad-instituutista Cambridgesta.

Tutkimus suoritettiin laaja-alaisena yhteistyönä, jossa olivat mukana muun muassa Aalto-yliopisto, Broad-instituutti, Helsingin yliopisto ja Lastenklinikka. Tutkimus suoritettiin aluksi rekrytoimalla vastasyntyneitä vauvoja (n=222) Espoossa, Tartossa ja Petroskoissa ja seuraamalla näitä lapsia kolmen vuoden ikään asti. Tutkimuksessa oli mukana ainoastaan vauvoja, joilla on geneettinen riski sairastua autoimmuunisairauksiin. Vauvojen perheiltä kerättiin kattavasti tietoa muun muassa synnytyksestä, elintavoista, ruokavaliosta ja rintaruokinnasta – seikoista, jotka vaikuttavat suoliston mikrobiostoon ja mahdollisesti myös autoimmuunisairauksien taudinkehitykseen.

– Esimerkiksi rintaruokinta vaikuttaa hyvin paljon suoliston mikrobistoon, sillä imetyksen loppuminen on aivan selvästi havaittavissa vauvan suolistobakteerikannassa, kertoo Vatanen.

Hiljaiset mikrobit

Vauvoilta kerätyt kuukausittaiset ulostenäytteet analysoitiin hyödyntäen moderneja DNA-sekvensointitekniikoita. Tällä yli 8 teratavun kokoisella DNA-aineistolla pystyttiin määrittelemään lasten suolistossa elävät bakteerit ja seuraamaan suolistobakteerikannan kehitystä ensimmäisten elinvuosien aikana.

Lipopolysakkaridit (LPS) ovat gramnegatiivisten bakteerien tuottamia ja niiden pinnalle kiinnittyviä suuria molekyylejä, joiden tiedetään stimuloivan immuunijärjestelmää voimakkaasti.

– Aikaisemmin on ajateltu, että lipopolysakkaridit ovat poikkeuksetta immuunijärjestelmää aktivoiva komponentti. Tämän tutkimuksen perusteella on kuitenkin merkitseviä eroja siinä, miten immuunijärjestelmä tunnistaa lipopolysakkarideja ja reagoi niihin, jatkaa Vatanen. 

Tutkimuksessa havaittiin, että suomalaisten ja virolaisten lasten suolistomikrobien lipopolysakkaridit olivat peräisin lähinnä Bacteroides-lajeilta, kun taas Venäjän Karjalan lapsilla yleisimpiä olivat kolibakteerilta (Escherichia coli) peräisin olevat lipopolysakkaridit.

– Kolibakteerin tuottama LPS on hyvin karakterisoitu, ja se aktivoi ihmisen immuunipuolustusta voimakkaasti. Bacteroides-lajien tuottama LPS (erityisesti B. dorei LPS) taas on hiljaista tyyppiä. Se ei herätä tulehdusreaktiota ja pystyy hiljentämään muita LPS-tyyppejä, mukaan lukien kolibakteerin, lisää Vatanen. 

Tutkimuksen perusteella voidaan todeta, että mikäli varhainen suolistomikrobisto koostuu pääosin hiljaisista mikrobeista, se voi johtaa vaimentuneisiin immuunivasteisiin ja poikkeavaan immuniteetin kehittymiseen. On mahdollista, mutta ei vielä selvää tämän tutkimuksen perusteella, että muutokset varhaisessa immuniteetissa voivat johtaa pysyviin immunologisen tasapainon häiriöihin ja samalla lisääntyneeseen alttiuteen sairastua immuunivälitteisiin sairauksiin, kuten tyypin 1 diabetekseen, keliakiaan ja MS-tautiin.

– DIABIMMUNE-tutkimuksessa tehdyt havainnot antavat uutta tietoa mekanismeista, joilla suolen mikrobisto voi altistaa tai suojata immuunivälitteisiltä sairauksilta. Mikäli havaittujen suolistomikrobiston muutosten yhteys immuunivälitteisten sairauksien syntyyn voidaan vahvistaa tulevissa tutkimuksissa, on mahdollista, että löydämme uusia käyttökelpoisia keinoja ehkäistä immuunivälitteisten sairauksien puhkeamista sairastumisriskissä olevilla henkilöillä, professori Mikael Knip Lastenklinikalta ja Helsingin yliopistosta kertoo. 

– Tulevaisuuden muita kiinnostavia tutkimussuuntauksia on ainakin kaksi. Parhaillaan olemme jo sekvensointivaiheessa tutkimassa rintamaidon bakteereita ja niiden vaikutusta. Meitä kiinnostavat toisaalta myös äidin suolistomikrobiomit ja niissä tapahtuvat muutokset raskauden eri vaiheissa, kertoo Vatanen lopuksi.

Tutkimukseen osallistui Aalto-yliopiston, Helsingin yliopiston ja Broad-instituutin tutkijoiden lisäksi tutkijoita HUS:sta, Turun yliopistosta, Terveyden ja hyvinvoinnin laitokselta, Tarton yliopistosta, Petrozavodskin yliopistosta, Karjalan tasavallan Sosiaali- ja terveysministeriöstä sekä Novartiksen tutkimuskeskuksesta. Tutkimusta ovat ensisijaisesti rahoittaneet EU (7. puiteohjelma), Suomen Akatemia ja Juvenile Diabetes Research Foundation. Tutkimuksen tulokset on julkaistu kansainvälisesti arvostetusta Cell-julkaisusarjassa.

Artikkeli: Vatanen et al., Variation in Microbiome LPS Immunogenicity Contributes to Autoimmunity in Humans, Cell (2016)

Lisätietoja:

Tohtorikoulutettava Tommi Vatanen
Aalto-yliopisto, tietotekniikan laitos ja Broad-instituutti
p. +1 857 498 4141
[email protected]

Professori Mikael Knip
Lastenklinikka, Helsingin yliopisto ja HYKS
p. 050 448 7722
[email protected]

Professori Harri Lähdesmäki
Aalto-yliopisto, tietotekniikan laitos
p. 050 413 2690
[email protected]