Ученые выяснили, почему пероральные вакцины иногда не работают в странах с низким уровнем дохода

Авторы нового исследования из Университета Питтсбурга (University of Pittsburgh) заявляют, что хронические заболевания кишечника, которые встречаются в регионах с плохой санитарией, нарушают иммунный ответ кишечника и тем самым снижают эффективность пероральной вакцины на мышиной модели заболевания. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Immunity.

Актуальность исследования

Результаты исследования важны, поскольку пероральные вакцины, вводимые жидкими каплями в рот, такие как вакцины против полиомиелита и ротавируса, особенно важны в странах с низким уровнем дохода, в которых медицинские работники могут не обучаться введению вакцин с помощью игл. Пероральные вакцины также могут стимулировать лучший местный иммунитет кишечника, который очень важен для отражения заболеваний, вызванных инфицированными пищей и водой, включая некоторые инфекции, которые способствуют расстройству пищеварения как экологическая энтеральная дисфункция, ЭЭД (EED – environmental enteric dysfunction).

«Прискорбно, что именно вакцины, которые могут помочь предотвратить ЭЭД, не работают у детей, страдающих этим заболеванием», – заявил Тимоти Хэнд (Timothy Hand), автор исследования.

ЭЭД вызвана недоеданием и хроническими желудочно-кишечными инфекциями. Инфекции, вызванные вирусами, паразитами или бактериями в сочетании с неправильным питанием могут вызвать воспаление кишечника и повредить ворсинки кишечника, которые помогают поглощать питательные вещества из пищи.

«ЭЭД может встретиться у кого угодно, но это серьезная проблема для детей, поскольку они все еще развиваются», – сказал Хэнд. «В результате дети с ЭЭД отстают в росте. В конечном итоге они становятся ниже ростом. Но, что, возможно, более важно, это может значительно повлиять на развитие мозга: у этих детей снижены когнитивные способности. И это проблема на всю жизнь; вы не можете восстановить это развитие в поздней жизни».

ЭЭД редко встречается в развитых странах, но обычен в более бедных странах, где отсутствуют канализационные системы и антисанитария. Около 150 миллионов детей во всем мире живут в условиях, которые подвергают их риску заболевания.

«Если бы мы могли поставить во всем мире туалеты со смывом и водопровод, у нас не было бы этой болезни», – считает Хэнд. «Причиной этих хронических инфекций является то, что люди либо пьют загрязненную воду, либо мухи переносят болезни из сточных вод в продукты питания».

Материалы и методы исследования

Чтобы узнать больше о механизмах, лежащих в основе неэффективности пероральной вакцины, Хэнд с соавторами разработали мышиную модель болезни. Ученые вызывали симптомы, подобные ЭЭД, кормя грызунов пищей с дефицитом жира и белка и инокулируя им штамм бактерий E. coli, которые проникают в клетки кишечника. Как и люди с этим заболеванием, мыши ЭЭД имели задержку роста, сдвиги в составе микробиома кишечника, усиление воспаления кишечника и укороченные ворсинки кишечника по сравнению с контрольными мышами, которые получали нормальную диету с достаточным количеством жиров и белков, или животными, которые получали нормальную диету и бактерии или скудный рацион без бактерий.

После введения мышам оральной вакцины исследователи обнаружили, что иммунные ответы при ЭЭД были серьезно нарушены. Вакцино-специфические CD4 + Т-клетки в тонком кишечнике были примерно в 18 раз ниже, чем у контрольных мышей.

Результаты научной работы

Дальнейшие эксперименты показали, что неэффективность пероральной вакцины у мышей ЭЭД опосредована их кишечным микробиомом. В ответ на воспаление, связанное с микробиомом, Т-регуляторные (Treg) клетки накапливаются в тонком кишечнике мышей ЭЭД.

«Treg-клетки появляются из-за слишком сильного воспаления, и они помогают подавить это воспаление», – считает Хэнд. «Но, к сожалению, побочным эффектом является то, что они предотвращают локальное накопление специфичных для вакцины CD4 + Т-клеток».

После того как ученые применили антибиотики для уничтожения кишечных бактерий, эффективность вакцины была восстановлена ​​у мышей ЭЭД. По мнению Хэнда, эти результаты подтверждают гипотезу, что нацеливание на микробиом может помочь в лечении ЭЭД и повысить эффективность вакцинации у детей.

«Разумное использование антибиотиков у этих детей могло бы восстановить микробиом тонкого кишечника, уменьшить воспаление в тонком кишечнике и уменьшить количество Tregs», – заключает он.

В будущем Хэнд с соавторами исследования планируют сотрудничать с исследователями в странах, где ЭЭД представляет собой проблему, чтобы лучше понять результаты вакцинации детей с этим заболеванием.

Авторы другого исследования утверждают, что случаи диареи у детей, связанные с патогенами, значительно занижены.