Сопряженная динамика микробиома кишечника и иммунной системы — математическое исследование

Иммунная система иногда вызывает гипертрофированную реакцию на безвредные вещества, такие как пыльца, яйца и металлы, которая известна как аллергия. Регуляторные Т-клетки (Трег) подавляют данные аллергические реакции.

Недавно было замечено, что микробиота кишечника тесно связана с иммунной системой. Например, некоторые штаммы бактерий стимулируют Трег-клетки с помощью производства короткоцепочечных жирных кислот, таких как бутират. Более того, достаточно разнообразный набор Т-клеточных рецепторов Трег-клеток необходим для предотвращения кишечного воспаления, вызываемого симбиотическим кишечным микробиомом.

В данном исследовании мы разработали простую математическую модель, описывающую динамическое взаимодействие Т-хелперов, Трег-клеток и Трег-индуцирующих кишечных бактерий. Предложенная модель может иметь множественные устойчивые равновесия, и аллергический ответ интенсивен при дисбиотическом равновесии, в котором Трег-индуцирующих бактерий мало.

В первую очередь, мы ищем условия, избавляясь от стабильного дисбиотического устойчивого состояния. Далее рассматриваются различные методы снижения аллергической реакции при равновесии (которые могут быть дисбиотическими или не-дисбиотическими).

Кроме того, мы обсуждаем возможные терапевтические вмешательства с упором на микробиом кишечника для подавления аллергических иммунных реакций.

Hara A, Iwasa Y.
J Theor Biol. 2019 Mar 7; 464: 9−20
doi: 10.1016/j.jtbi.2018.12.021