The role of lung and gut microbiota in the immune response to Aspergillus fumigatus in Dark Agouti and Albino Oxford rat strains

[D. D. Popović]

84 str.

Biologija - Molekularna biologija prokariota / Biology - Molecular biology of prokaryotes

Bakterijska mikrobiota prisutna u organima uključena je u fiziološke (održavanje homeostaze) i patofiziološke procese (utiče na ishod bolesti) kako lokalno, tako i u udaljenim organima. Uticaj mikrobiote creva na imunske reakcije u plućima je dobro okarakterisan, ali malo je podataka o uticaju inflamacije u plućima na mikrobiotu u samim plućima, ali i u crevima. Upotrebom metode sekvenciranja najnovije generacije ispitane su promene u bakterijskoj mikrobioti pluća i creva kod jedinki dva soja pacova Dark Agouti (DA) i Albino Oxford (AO) (za koje je pokazano da ispoljavaju kvantitativno različit imunski odgovor na isti stimulus) kod kojih je infekcija pluća izazvana sa A. fumigatus. Bakterijska mikrobiota pluća zdravih jedinki ova dva soja se ne razlikuje, ali su u crevima primećene razlike u sastavu. Kod oba soja dolazi do disbioze u plućima nakon infekcije sa A. fumigatus, koja je verovatno posledica imunskog odgovora na gljivu (povećanje IFN-γ, IL-17 i MPO kod oba soja) i oksidativnog stresa (kod DA pacova). Tokom infekcije pluća javlja se inflamacija i oksidativni stres i u crevima kod oba soja, ali disbioza u crevima je primećena samo kod DA pacova. Narušavanje ravnoteže bakterijske mikrobiote samo u crevima (primenom antibiotika) dovodi do povećanja osetljivosti oba soja na infekciju sa A. fumigatus. Kod jedinki koje su pre infekcije pile antibiotike zapaža se veći stepen aktivacije ćelija limfnih čvorova pluća (Th1 i Treg ćelija kod DA, Th17 ćelija kod AO) i inflamacija u tkivu pluća (povećanje IL-1β i IL-17) samo kod DA. Ovi rezultati doprinose saznanjima o ulozi mikrobiote creva i pluća tokom infekcije pluća i ukazuju na potencijalne mehanizme dvosmerne komunikacije između ovih organa.

Bacterial microbiota is involved in physiological (maintenance of homeostasis) and pathophysiological processes (associated with disease outcome) both locally and in distant organs. The influence of gut microbiota on immune responses in the lungs is well characterized, but there is little data on the effect of lung inflammation on both lung and gut microbiota. Using the Next generation sequencing method, changes in the bacterial microbiota of the lungs and gut were examined in two rat strains, Dark Agouti (DA) and Albino Oxford (AO) (shown to exhibit a quantitatively different immune response to the same stimulus) in which lung infection was caused by the fungus A. fumigatus. The lung microbiota between healthy DA and AO rat strains does not differ, but differences in the gut microbiota composition were observed. After infection with A. fumigatus dysbiosis was noted in the lungs of both strains, which is probably the result of immune response to the fungus (increased IFN-γ, IL-17 and MPO in both strains) and oxidative stress (in DA rats). During lung infection, inflammation and oxidative stress were noted in the gut of both strains, but dysbiosis only in DA rats. Gut microbiota disturbance limited to the intestines only (using antibiotics) in both strains, leads to an increased risk of infection with A. fumigatus. Only in DA animals who received antibiotics before infection, a higher lung lymph node cell activation (Th1 and Treg cells in DA, Th17 cells in AO) and lung tissue inflammation (an increase of IL-1β and IL-17) were observed. These results contribute to knowledge about the role of gut and lung microbiota during lung infection and indicate potential mechanisms of bidirectional communication between these organs.

Mikrobiota pluća i creva, DA i AO pacovi, inflamacija, oksidativni stres, antibiotici, Aspergillus fumigatus

Lung and gut microbiota, DA and AO rat strains, inflammation, oxidative stress, antibiotics, Aspergillus fumigatus

577.2:579.61(043.3)

Tekst