Mikrobiális szimbiózis és immunitás

Clostridium difficile a székletmintából fotó hitel: CDC Public Health Image Library

az emberi gyomor-bél traktus (GI-traktus) a szájból, a garatból, a nyelőcsőből, a gyomorból, a vékonybélből és a vastagbélből áll, és egy 9 méter hosszú folyamatos cső; a külső környezetnek kitett legnagyobb testfelület. A bél tápanyagokat és védelmet nyújt a mikrobáknak, lehetővé téve számukra, hogy 1014 hasznos és patogén baktériumból, archeából, vírusokból és eukariótákból álló bél mikrobiális közösséggel boldoguljanak. Cserébe ezek közül a mikrobák közül sok fontos funkciókat tölt be a gazdaszervezet számára, beleértve a rostok lebontását és a vitaminok előállítását, ahol a bél mikrobák legalább szerepet játszanak az a, B2, B3, B5, B12, C, D és K vitaminok előállításában.

az emberi bélben az immunrendszer nagyszámú idegen mikrobával érintkezik, mind jótékony, mind patogén. Az immunrendszer képes megvédeni a gazdaszervezetet e kórokozó mikrobáktól anélkül, hogy felesleges és káros immunválaszokat indítana az ingerekre. A gasztrointesztinális mikrobiota közvetlen hatással van az emberi szervezet immunválaszaira. ez azt jelenti, hogy a rendszeres mikrobiota szükséges az egészséges gazdaszervezet immunrendszeréhez, mivel a szervezet érzékenyebb a fertőző és nem fertőző betegségekre.

az immunválaszok Szabályozásaszerkesztés

a GI-traktusban található Kommenzális baktériumok túlélnek a helyi immunsejtek bősége ellenére. A bélben a homeosztázis megköveteli a toll-szerű receptorok stimulálását kommensális mikrobákkal. Amikor az egereket csíramentes körülmények között nevelik, hiányoznak a keringő antitestek, és nem tudnak nyálkát, antimikrobiális fehérjéket vagy nyálkahártya T-sejteket termelni. Ezenkívül a csíramentes körülmények között nevelt egerek nem tolerálják a toleranciát, és gyakran túlérzékenységi reakciókat szenvednek. A GI traktus érését a mintafelismerő receptorok (PRRS) közvetítik, amelyek felismerik a nem önálló kórokozóval összefüggő molekuláris mintákat (PAMPs), beleértve a bakteriális sejtfal komponenseket és a nukleinsavakat. Ezek az adatok arra utalnak, hogy a kommenzális mikrobák segítik a bél homeosztázisát és az immunrendszer fejlődését.

az immunsejtek állandó aktiválódásának és az ebből eredő gyulladásnak a megelőzése érdekében a gazdaszervezetek és baktériumok fejlődtek ki, hogy fenntartsák a bél homeosztázisát és az immunrendszer fejlődését. Például az emberi szimbiont Bacteroides fragilis termel poliszacharid a (PSA), amely kötődik toll-szerű receptor 2 (TLR-2) tovább CD4+ T sejtek. Míg a TLR2 jelátvitel aktiválhatja a peptidek clearance – ét, a PSA gyulladáscsökkentő választ vált ki, amikor a TLR2-hez kötődik a CD4+ T-sejteken. A TLR2 kötésen keresztül a PSA elnyomja a gyulladásgátló TH17 válaszokat, elősegíti a toleranciát és létrehozza a kommensális bél kolonizációt.

a Kommenzális bél mikrobák különféle metabolitokat hoznak létre, amelyek megkötik az aril-szénhidrogén receptorokat (AHR). Az AHR egy ligandum által indukálható transzkripciós faktor, amely megtalálható az immunsejtekben és a hámsejtekben, és az AHR kötődése szükséges a normál immunaktivációhoz, mivel az AHR kötődés hiánya bizonyítottan az immunsejtek túlzott aktiválódását okozza. Ezek a mikrobiális metabolitok kulcsfontosságúak ahhoz, hogy megvédjék a gazdaszervezetet a felesleges bélgyulladástól.

izolált limfoid szövetek kialakulása

mikrobák indítják el az izolált limfoid tüszők kialakulását az emberek és egerek vékonybélében, amelyek a nyálkahártya immunválaszának helyei. Az izolált limfoid tüszők (Ilf-ek) antigéneket gyűjtenek az M-sejteken keresztül, csíraközpontokat fejlesztenek ki, és sok B-sejtet tartalmaznak. A Gram-negatív kommensális baktériumok kiváltják az indukálható limfoid tüszők kialakulását azáltal, hogy a sejtosztódás során diaminopimelinsavat tartalmazó peptidogylcánokat szabadítanak fel. A peptidoglikánok a nod1 receptorhoz kötődnek a bél hámsejtjein. Ennek eredményeként a bélhámsejtek expresszálják a kemokin ligandum 20-at (CCL20) és a béta-defenzin 3-at. A CCL20 és a béta-defenzin 3 aktiválja azokat a sejteket, amelyek közvetítik az izolált limfoid szövetek fejlődését, beleértve a limfoid szövet induktor sejtjeit és a limfoid szövet szervező sejtjeit.

ezenkívül vannak más mechanizmusok is, amelyek révén a kommenzálok elősegítik az izolált limfoid tüszők érését. Például a kommenzális baktériumok termékei kötődnek a TLR2-hez és a TLR4-hez, ami a TNF NF-kB által közvetített transzkripcióját eredményezi, amely az érett izolált limfoid tüszők éréséhez szükséges.

védelem a kórokozók ellen

a mikrobák a pH megváltoztatásával, a kórokozók túléléséhez szükséges tápanyagok fogyasztásával, valamint a kórokozók növekedését gátló toxinok és antitestek kiválasztásával akadályozhatják meg a káros kórokozók szaporodását.

immunglobulin aEdit

az IgA megakadályozza a patogén baktériumok bejutását és kolonizációját a bélben. Megtalálható monomer, dimer vagy tetramer formájában, lehetővé téve több antigén egyidejű megkötését. Az IgA bevonja a patogén bakteriális és vírusos felületeket (immun kizárás), megakadályozva a kolonizációt azáltal, hogy blokkolja a nyálkahártya sejtekhez való kötődésüket, és semlegesítheti a PAMPs-t is. Az IgA elősegíti a Th17 és a FOXP3+ szabályozó T-sejtek fejlődését. A GI traktusban betöltött kritikus funkciója miatt az IgA-szekretáló plazmasejtek száma a jejunumban nagyobb, mint a csontvelő, a nyirok és a lép teljes plazmasejtpopulációja együttvéve.

a Mikrobiotából származó jelek IgA-szekretáló plazmasejteket toboroznak a nyálkahártya helyeire. Például a hámsejtek apikális felületén lévő baktériumokat a peyer-foltok alatt és a lamina propria-ban elhelyezkedő dendritikus sejtek fagocitálják, ami végül a B-sejtek plazmasejtekké történő differenciálódásához vezet, amelyek a bélbaktériumokra specifikus IgA-t választanak ki. A mikrobiotából származó jelek szerepét az IgA-szekretáló plazmasejtek toborzásában megerősítették az antibiotikumokkal kezelt specifikus kórokozómentes és MyD88 KO egerekkel végzett kísérletek, amelyek korlátozott kommenzálokkal és csökkent reagálási képességgel rendelkeznek a kommenzálokra. Ezekben az egerekben csökkent a bél CD11b + IgA + plazmasejtek száma, ami arra utal, hogy a kommenzálok szerepet játszanak az IgA-szekretáló plazmasejtek toborzásában. Ezen bizonyítékok alapján a kommenzális mikrobák az IgA-termelés stimulálásával megvédhetik a gazdaszervezetet a káros kórokozóktól.

antimikrobiális peptidek

a nizin aminosav szerkezete fotó: Cacattila

a mikrobiota tagjai képesek antimikrobiális peptidek előállítására, megvédve az embereket a túlzott bélgyulladástól és a mikrobiális megbetegedésektől. Különböző kommenzálok (elsősorban Gram-pozitív baktériumok) bakteriocinokat, peptideket választanak ki, amelyek a közeli rokon célsejtek receptoraihoz kötődnek, ionáteresztő csatornákat és pórusokat képezve a sejtfalban. A metabolitok és a sejttartalom ebből eredő kiáramlása és az iongradiensek disszipációja bakteriális sejthalált okoz. A bakteriocinok azonban halált is okozhatnak, ha transzlokálódnak a periplazmikus térbe, és nem specifikusan hasítják a DNS-t (colicin E2), inaktiválják a riboszómát (colicin E3), gátolják a peptidoglikán szintézisét, amely a bakteriális sejtfal egyik fő összetevője (colicin M).

a Bakteriocinok óriási potenciállal rendelkeznek az emberi betegségek kezelésében. Például az emberek hasmenését számos tényező okozhatja, de gyakran olyan baktériumok okozzák, mint a Clostridium difficile. Az ATCC PTA-5024 mikrobiszpóra törzs a bakteriocin mikrobiszporicint választja ki, amely a prosztaglandin szintézis megcélzásával megöli a Klostridiumokat. Ezenkívül a bakteriocinok különösen ígéretesek a mechanizmusok különbsége miatt, mint az antibiotikumok, ami azt jelenti, hogy sok antibiotikum-rezisztens baktérium nem rezisztens ezekre a bakteriocinokra. Például a meticillin-rezisztens s in vitro növekedése. az aureust (MRSA) a Lactococcus lactis által termelt bakteriocin nizin a gátolta. A nizin a gátolja a meticillin-rezisztens S. aureus kötődik a prekurzor bakteriális sejtfal szintézis, lipid II. ez gátolja a képességét, hogy szintetizálja a sejtfal, ami fokozott membrán permeabilitás, zavar az elektrokémiai gradiensek, és a lehetséges halál.

erődítmény fukozeedit

az emberekben a bél epitheliumát olyan szénhidrátok erősítik, mint a fukóz, amelyet a hámsejtek apikális felületén fejeznek ki. Bacteroides thetaiotaomicron, egy baktériumfaj az ileumban és a vastagbélben, stimulálja a fukózt (Fut2) kódoló gént a bél hámsejtjeiben. Ebben a kölcsönös kölcsönhatásban a bélhám gátja megerősödik, és az emberek védettek a destruktív mikrobák inváziójával szemben, míg a B. thetaiotaomicron előnyei miatt a fukózt energiatermelésre és a bakteriális génszabályozásban betöltött szerepére használhatja.

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.