微生物共生と免疫

便のサンプルからClostridium difficile写真クレジット:CDC公衆衛生画像ライブラリ

ヒトの消化管(GI管)は、口、咽頭、食道、胃、小腸、大腸からなり、外部環境にさらされる最大の体表面積である長さ9メートルの連続管である。 腸は微生物に栄養素および保護を提供し、1014の有利で、病原性のある細菌、古細菌、ウイルスおよび真核生物の腸の微生物コミュニティと繁栄することを その見返りに、これらの微生物の多くは、繊維の分解およびビタミンの産生を含む宿主にとって重要な機能を完了し、腸内微生物はA、B2、B3、B5、B12、C、D、Kなどのビタミンの産生において少なくとも役割を果たす。

ヒトの腸内では、免疫系は有益で病原性のある多数の外来微生物と接触する。 免疫系は、刺激に対する不必要で有害な免疫応答を開始することなく、これらの病原性微生物から宿主を保護することができる。 胃腸の微生物叢は、人体の免疫応答に直接影響を与えます。 体が感染性および非感染性疾患の影響を受けやすくなるため、健康な宿主免疫系には定期的な微生物叢が必要です。

免疫応答の調節編集

消化管の共生細菌は、局所免疫細胞が豊富であるにもかかわらず生存する。 腸内の恒常性は、共生微生物によるtoll様受容体の刺激を必要とする。 マウスを無菌状態で飼育すると、循環抗体が不足し、粘液、抗菌タンパク質、または粘膜T細胞を産生することができません。 さらに、無菌状態で飼育されたマウスは耐性を欠いており、しばしば過敏反応に苦しんでいる。 消化管の成熟は、細菌細胞壁成分および核酸を含む非自己病原体関連分子パターン(PAMPs)を認識するパターン認識受容体(PRRs)によって媒介される。 これらのデータは、共生微生物が腸の恒常性および免疫系の発達を助けることを示唆している。

免疫細胞の絶え間ない活性化とその結果生じる炎症を防ぐために、宿主と細菌は腸の恒常性と免疫系の発達を維持するために進化してきました。 例えば、ヒト共生細菌Bacteroidesfragilisは、CD4+t細胞上のtoll様受容体2(TLR−2)に結合する多糖類A(PSA)を産生する。 TLR2シグナル伝達はペプチドのクリアランスを活性化することができるが、PSAはCD4+T細胞上のTLR2に結合すると抗炎症応答を誘導する。 TLR2結合によって、PSAは寛容を促進し、commensal腸の植民地化を確立する前炎症性TH17応答を抑制します。

共生腸内微生物は、アリール炭化水素受容体(AHR)に結合する様々な代謝産物を産生する。 AHRは、免疫および上皮細胞に見出されるリガンド誘導性転写因子であり、AHR結合の欠如が免疫細胞の過剰活性化を引き起こすことが示されているので、AHRの結合は正常な免疫活性化のために必要とされる。 これらの微生物代謝産物は、腸内の不必要な炎症から宿主を保護するために重要である。

単離されたリンパ組織の発生edit

微生物は、粘膜免疫応答の部位であるヒトおよびマウスの小腸における単離されたリンパ卵胞の発生を引き起こ 単離されたリンパ濾胞(Ilf)は、M細胞を介して抗原を収集し、胚中心を発達させ、多くのB細胞を含む。 グラム陰性共生細菌は、細胞分裂中にジアミノピメリン酸を含むペプチドジルカンを放出することによって誘導性リンパ濾胞の発生を誘発する。 ペプチドグリカンは腸の上皮細胞のNOD1受容器に結合します。 その結果、腸上皮細胞はケモカインリガンド20(CCL20)とベータデフェンシン3を発現する。 CCL20およびΒ-defensin3は、リンパ組織誘導細胞およびリンパ組織オーガナイザー細胞を含む単離されたリンパ組織の発達を媒介する細胞を活性化する。

さらに、共生体が単離されたリンパ濾胞の成熟を促進する他のメカニズムがある。 例えば、共生細菌産物は、tlr2およびTLR4に結合し、これは、成熟した単離されたリンパ濾胞の成熟に必要とされるTNFのNF−κ b媒介性転写をもたらす。

病原体に対する保護edit

微生物は、pHを変化させ、病原体の生存に必要な栄養素を消費し、病原体の増殖を阻害する毒素や抗体を分泌することによ

免疫グロブリンAEdit

IgAは、腸内の病原性細菌の侵入およびコロニー形成を防止する。 それは単量体、二量体、または四量体として見出すことができ、それが同時に複数の抗原に結合することを可能にする。 IgAは病原性細菌およびウイルス表面を被覆し(免疫排除)、粘膜細胞への付着を遮断することによって植民地化を防止し、Pampを中和することもできる。 IgAは、TH1 7およびFOXP3+調節性T細胞の発生を促進する。 消化管におけるその重要な機能を考えると、空腸内のIgA分泌性形質細胞の数は、骨髄、リンパおよび脾臓の合計形質細胞集団よりも多い。

微生物由来のシグナルは、IgA分泌性形質細胞を粘膜部位にリクルートする。 例えば、上皮細胞の頂端表面の細菌は、パイアーのパッチの下および固有層に位置する樹状細胞によって貪食され、最終的にB細胞が腸内細菌に特異的なIgAを分泌する形質細胞に分化する。 IgA分泌形質細胞を募集する際の微生物叢由来のシグナルの役割は、抗生物質処理された特定の病原体フリーとmyd88KOマウスを用いた実験で確認された。 腸Cd11B+IgA+形質細胞の数は、IgA分泌形質細胞を募集する際の共生の役割を示唆し、これらのマウスで減少した。 この証拠に基づいて、相応の微生物は、IgA産生を刺激することによって有害な病原体から宿主を保護することができる。

抗菌ペプチドペプチドペプチドペプチドペプチドペプチドペプチド

Nisinのアミノ酸の構造写真の信用:Cacattila

微生物叢のメンバーは、抗菌ペプチドを産生し、過剰な腸の炎症および微生物関連疾患からヒトを保護することができる。 様々な共生細菌(主にグラム陽性細菌)は、バクテリオシン、密接に関連する標的細胞上の受容体に結合するペプチドを分泌し、細胞壁にイオン透過性チャネ 結果として生じる代謝産物および細胞内容物の流出およびイオン勾配の散逸は、細菌細胞死を引き起こす。 しかし、バクテリオシンはまた、ペリプラズム空間に移動し、DNAを非特異的に切断すること(コリシンE2)、リボソーム(コリシンE3)を不活性化し、細菌細胞壁(コリシンM)の主要成分であるペプチドグリカンの合成を阻害することによって死を誘導することができる。

バクテリオシンはヒトの病気を治療する大きな可能性を秘めています。 例えば、ヒトの下痢は、様々な要因によって引き起こされ得るが、多くの場合、クロストリジウムdifficileなどの細菌によって引き起こされる。 マイクロビスポラ株ATCC PTA-5024は、プロスタグランジン合成を標的とすることによってクロストリジウムを殺すバクテリオシンマイクロビスポリシンを分泌する。 さらに、バクテリオシンは、多くの抗生物質耐性細菌がこれらのバクテリオシンに耐性ではないことを意味する抗生物質よりも機構の違いのために特に有望である。 例えば、メチシリン耐性Sのin vitroでの成長。 aureus(MRSA)はlactococcuslactisによって産生されるbacteriocinnisinaによって阻害された。 Nisin Aは細菌の細胞壁の統合、脂質IIに前駆物質に不良部分によってmethicillin抵抗力がある黄色ブドウ球菌を禁じます。

Fortification fucoseEdit

ヒトの腸上皮は、上皮細胞の頂端表面に発現するフコースのような炭水化物で強化されています。 回腸および結腸の細菌種であるbacteroides thetaiotaomicronは、腸上皮細胞におけるフコース、Fut2をコードする遺伝子を刺激する。 この相互作用では、腸上皮の障壁は強化され、人間は破壊的な微生物の侵入から保護されますが、B.thetaiotaomicronはそれのためにフコースをエネルギー生産と細菌の遺伝子調節におけるその役割に使用することができます。

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