Mikrobiální symbióza a imunita

Clostridium difficile ze vzorku stolice Foto kredit: CDC Public Health Image Library

lidský gastrointestinální trakt (GI trakt) se skládá z úst, hltanu, jícnu, žaludku, tenkého střeva a tlustého střeva a je 9 metrů dlouhou kontinuální trubicí; největší plocha povrchu těla vystavená vnějšímu prostředí. Střevo nabízí živiny a ochranu mikrobům, což jim umožňuje prosperovat se střevní mikrobiální komunitou 1014 prospěšných a patogenních bakterií, archaea, virů a eukaryot. Na oplátku mnoho z těchto mikrobů plní důležité funkce pro hostitele, včetně rozkladu vlákniny a produkce vitamínů, kde střevní mikroby mají alespoň roli při produkci vitamínů, jako jsou A, B2, B3, B5, B12, C, D A K.

v lidském střevě imunitní systém přichází do styku s velkým počtem cizích mikrobů, prospěšných i patogenních. Imunitní systém je schopen chránit hostitele před těmito patogenními mikroby, aniž by zahájil zbytečné a škodlivé imunitní reakce na podněty. Gastrointestinální mikrobiota má přímý účinek na imunitní odpovědi lidského těla. význam pravidelná mikrobiota je nezbytná pro zdravý imunitní systém hostitele, protože tělo je náchylnější k infekčním a neinfekčním chorobám.

regulace imunitních odpovědíeditovat

komenzální bakterie v GI traktu přežívají navzdory množství lokálních imunitních buněk. Homeostáza ve střevě vyžaduje stimulaci mýtných receptorů komenzálními mikroby. Když jsou myši chovány v podmínkách bez zárodků, postrádají cirkulující protilátky a nemohou produkovat hlen, antimikrobiální proteiny nebo slizniční T-buňky. Myši chované v podmínkách bez zárodků navíc postrádají toleranci a často trpí hypersenzitivními reakcemi. Zrání GI traktu je zprostředkováno receptory rozpoznávání vzorů (PRRs), které rozpoznávají molekulární vzorce spojené s patogenem (PAMP), včetně složek bakteriální buněčné stěny a nukleových kyselin. Tyto údaje naznačují, že komenzální mikroby pomáhají při střevní homeostáze a vývoji imunitního systému.

aby se zabránilo konstantní aktivaci imunitních buněk a výslednému zánětu, vyvinuli se hostitelé a bakterie, aby udrželi střevní homeostázu a vývoj imunitního systému. Například lidský symbiont Bacteroides fragilis produkuje polysacharid A (PSA), který se váže na toll-like receptor 2 (TLR-2) na CD4+ T buňkách. Zatímco signalizace TLR2 může aktivovat clearance peptidů, PSA indukuje protizánětlivou odpověď, když se váže na TLR2 na CD4+ T buňkách. Prostřednictvím vazby TLR2 potlačuje PSA prozánětlivé reakce TH17, podporuje toleranci a vytváří komenzální střevní kolonizaci.

komenzální střevní mikroby vytvářejí různé metabolity, které váží aryl uhlovodíkové receptory (AHR). AHR je ligandem indukovaný transkripční faktor nacházející se v imunitních a epiteliálních buňkách a vazba AHR je nutná pro normální imunitní aktivaci, protože bylo prokázáno, že nedostatek vazby AHR způsobuje nadměrnou aktivaci imunitních buněk. Tyto mikrobiální metabolity jsou rozhodující pro ochranu hostitele před zbytečným zánětem ve střevě.

vývoj izolovaných lymfoidních tkáníeditovat

mikroby spouštějí vývoj izolovaných lymfoidních folikulů v tenkém střevě lidí a myší, které jsou místy slizniční imunitní odpovědi. Izolované lymfoidní folikuly (ILFs) shromažďují antigeny prostřednictvím M buněk, vyvíjejí zárodečná centra a obsahují mnoho B buněk. Gramnegativní komenzální bakterie vyvolávají vývoj indukovatelných lymfoidních folikulů uvolňováním peptidogylkanů obsahujících kyselinu diaminopimelovou během buněčného dělení. Peptidoglykany se vážou na receptor NOD1 na střevních epiteliálních buňkách. Výsledkem je, že střevní epiteliální buňky exprimují chemokinový ligand 20 (CCL20) a Beta defensin 3. CCL20 a Beta-defensin 3 aktivují buňky, které zprostředkovávají vývoj izolovaných lymfoidních tkání, včetně buněk induktorů lymfatické tkáně a buněk organizátoru lymfatické tkáně.

kromě toho existují další mechanismy, kterými komenzály podporují zrání izolovaných lymfoidních folikulů. Například produkty komenzálních bakterií se vážou na TLR2 a TLR4, což má za následek transkripci TNF zprostředkovanou NF-kB, která je nutná pro zrání zralých izolovaných lymfoidních folikulů.

ochrana před patogenyedit

mikroby mohou zabránit růstu škodlivých patogenů změnou pH, konzumací živin potřebných pro přežití patogenů a vylučováním toxinů a protilátek, které inhibují růst patogenů.

imunoglobulin AEdit

IgA zabraňuje vstupu a kolonizaci patogenních bakterií ve střevě. Může být nalezen jako monomer, dimer nebo tetramer, což mu umožňuje vázat více antigenů současně. IgA potahuje patogenní bakteriální a virové povrchy (imunitní vyloučení), zabraňuje kolonizaci blokováním jejich připojení k slizničním buňkám a může také neutralizovat pampy. IgA podporuje vývoj regulačních T buněk TH17 a FOXP3+. Vzhledem ke své kritické funkci v GI traktu je počet plazmatických buněk vylučujících IgA v jejunu větší než celková populace plazmatických buněk kostní dřeně, lymfy a sleziny dohromady.

signály odvozené od Mikrobioty rekrutují plazmatické buňky vylučující IgA na slizniční místa. Například bakterie na apikálních površích epiteliálních buněk jsou fagocytovány dendritickými buňkami umístěnými pod peyerovými skvrnami a v lamina propria, což nakonec vede k diferenciaci B buněk na plazmatické buňky, které vylučují IgA specifické pro střevní bakterie. Úloha signálů odvozených od mikrobioty při náboru plazmatických buněk vylučujících IgA byla potvrzena v experimentech s antibiotiky léčenými specifickými bez patogenů a myd88 ko myší, které mají omezené komenzály a sníženou schopnost reagovat na komenzály. Počet střevních CD11b+ IgA+ plazmatických buněk byl u těchto myší snížen, což naznačuje roli komenzálů při náboru plazmatických buněk vylučujících IgA. Na základě těchto důkazů mohou komenzální mikroby chránit hostitele před škodlivými patogeny stimulací produkce IgA.

antimikrobiální peptidyeditovat

Nisin aminokyselinová struktura Foto kredit: Cacattila

členové mikrobioty jsou schopni produkovat antimikrobiální peptidy, které chrání člověka před nadměrným střevním zánětem a chorobami spojenými s mikrobiálními chorobami. Různé komenzály (především grampozitivní bakterie) vylučují bakteriociny, peptidy, které se vážou na receptory na úzce příbuzných cílových buňkách a vytvářejí iontově propustné kanály a póry v buněčné stěně. Výsledný výtok metabolitů a buněčného obsahu a rozptyl iontových gradientů způsobuje bakteriální buněčnou smrt. Bakteriociny však mohou také indukovat smrt translokací do periplazmatického prostoru a štěpením DNA nespecificky (kolicin E2), inaktivací ribozomu (kolicin E3), inhibicí syntézy peptidoglykanu, hlavní složky bakteriální buněčné stěny (kolicin M).

bakteriociny mají obrovský potenciál k léčbě lidských onemocnění. Například průjem u lidí může být způsoben řadou faktorů, ale je často způsoben bakteriemi, jako je Clostridium difficile. Kmen Microbispora ATCC PTA-5024 vylučuje bakteriocin mikrobisporicin, který zabíjí klostridii zaměřením na syntézu prostaglandinů. Kromě toho jsou bakteriociny zvláště slibné kvůli jejich rozdílným mechanismům než antibiotikům, což znamená, že mnoho bakterií rezistentních na antibiotika není vůči těmto bakteriocinům rezistentních. Například růst in vitro rezistentního s. aureus (MRSA) byl inhibován bakteriocinem nisinem a, produkovaným Lactococcus lactis. Nisin a inhibuje methicilin-rezistentní s. aureus vazbou na prekurzor syntézy bakteriální buněčné stěny, lipid II. To brání schopnosti syntetizovat buněčnou stěnu, což vede ke zvýšené propustnosti membrány, narušení elektrochemických gradientů a možné smrti.

opevnění fucoseEdit

střevní epitel u lidí je zesílen sacharidy, jako je fukosa exprimovaná na apikálním povrchu epiteliálních buněk. Bacteroides thetaiotaomicron, bakteriální druh v ileu a tlustém střevě, stimuluje gen kódující fukosu, Fut2, ve střevních epiteliálních buňkách. V této vzájemné interakci je střevní epiteliální bariéra opevněna a lidé jsou chráněni před invazí destruktivních mikrobů, zatímco B.thetaiotaomikron má prospěch z toho, že může používat fukosu pro výrobu energie a její roli v regulaci bakteriálních genů.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.