Mikrobiell symbiose og immunitet

Clostridium difficile Fra avføring prøve Foto Kreditt: CDC Public Health Image Library

den menneskelige mage-tarmkanalen (GI-kanalen) består av munn, svelg, spiserør, mage, tynntarm og tyktarmen, og er et 9 meter langt kontinuerlig rør; det største kroppsoverflaten som er utsatt for det ytre miljø. Tarmene gir næringsstoffer og beskyttelse mot mikrober, slik at de kan trives med et intestinal mikrobielt samfunn av 1014 gunstige og patogene bakterier, arkea, virus og eukaryoter. Til gjengjeld fullfører mange av disse mikrobene viktige funksjoner for verten, inkludert nedbrytning av fiber og produksjon av vitaminer hvor tarmmikrober har minst en rolle i produksjonen av vitaminer Som A, B2, B3, B5, B12, C, D Og K.

i menneskets tarm kommer immunsystemet i kontakt med et stort antall utenlandske mikrober, både gunstige og patogene. Immunsystemet er i stand til å beskytte verten fra disse patogene mikrober uten å starte unødvendige og skadelige immunresponser på stimuli. Den gastrointestinale mikrobiota har en direkte effekt på kroppens immunrespons. betydning en vanlig mikrobiota er nødvendig for et sunt vertsimmunsystem, da kroppen er mer utsatt for smittsomme og ikke-smittsomme sykdommer.

Regulering av immunresponsrediger

Kommensale bakterier i GI-kanalen overlever til tross for overflod av lokale immunceller. Homeostase i tarmen krever stimulering av tolllignende reseptorer av kommensale mikrober. Når mus er oppvokst i bakteriefrie forhold, mangler de sirkulerende antistoffer, og kan ikke produsere slim, antimikrobielle proteiner eller mukosale T-celler. I tillegg mangler mus oppvokst i bakteriefrie forhold toleranse og lider ofte av overfølsomhetsreaksjoner. Modning av GI-kanalen medieres av mønstergjenkjenningsreseptorer (PRRs), som gjenkjenner Ikke-selvpatogensassosierte molekylære mønstre (PAMPs), inkludert bakterielle celleveggkomponenter og nukleinsyrer. Disse dataene tyder på at kommensale mikrober hjelper til med intestinal homeostase og immunsystemutvikling.

for å forhindre konstant aktivering av immunceller og resulterende betennelse, har verter og bakterier utviklet seg for å opprettholde intestinal homeostase og immunsystemutvikling. For eksempel produserer Den humane symbiont Bacteroides fragilis polysakkarid A (PSA), som binder seg til tolllignende reseptor 2 (TLR-2) PÅ CD4+ T-celler. MENS TLR2-signalering kan aktivere clearance av peptider, induserer PSA en antiinflammatorisk respons når DEN binder SEG TIL TLR2 på CD4 + T-celler. GJENNOM TLR2-binding undertrykker PSA pro-inflammatoriske TH17-responser, fremmer toleranse og etablerer commensal tarmkolonisering.

Kommensale tarmmikrober skaper en rekke metabolitter som binder arylhydrokarbonreseptorer (AHR). AHR er en ligandinduserbar transkripsjonsfaktor funnet i immun-og epitelceller, og binding AV AHR er nødvendig for normal immunaktivering, da mangel PÅ AHR-binding har vist seg å forårsake overaktivering av immunceller. Disse mikrobielle metabolittene er avgjørende for å beskytte verten mot unødvendig betennelse i tarmen.

Utvikling av isolert lymfoidvevrediger

Mikrober utløser utvikling av isolerte lymfoide follikler i tynntarmen hos mennesker og mus, som er steder med mukosal immunrespons. Isolerte lymfoide follikler (ILFs) samler antigener gjennom m-celler, utvikler germinale sentre og inneholder Mange B-celler. Gram-negative kommensale bakterier utløser utviklingen av inducerbare lymfoide follikler ved å frigjøre peptidogylkaner som inneholder diaminopimelsyre under celledeling. Peptidoglykanene binder SEG TIL NOD1-reseptoren på intestinale epitelceller. Som et resultat uttrykker tarmepitelceller kjemokin ligand 20 (CCL20) og Beta defensin 3. CCL20 og Beta-defensin 3 aktiverer celler som medierer utviklingen av isolerte lymfoide vev, inkludert lymfoide vevsinduserende celler og lymfoide vevsorganiserende celler.

I Tillegg er det andre mekanismer som commensals fremmer modning av isolerte lymfoide follikler. For eksempel binder kommensale bakterieprodukter TIL TLR2 og TLR4, noe som resulterer I nf-kB-mediert transkripsjon AV TNF, som er nødvendig for modning av modne isolerte lymfoide follikler.

beskyttelse mot patogenerrediger

Mikrober kan forhindre vekst av skadelige patogener ved å endre pH, konsumere næringsstoffer som kreves for patogenoverlevelse, og utskille toksiner og antistoffer som hemmer vekst av patogener.

Immunoglobulin AEdit

iga forhindrer inntrengning og kolonisering av patogene bakterier i tarmen. Den kan bli funnet som en monomer, dimer eller tetramer, slik at den kan binde flere antigener samtidig. IgA dekker patogene bakterielle og virale overflater( immunutelukkelse), forhindrer kolonisering ved å blokkere deres tilknytning til slimhinneceller, og kan også nøytralisere PAMPs. Iga fremmer UTVIKLINGEN AV th17 og FOXP3+ regulatoriske t-celler. Gitt sin kritiske funksjon I GI-kanalen, er antallet iga-sekreterende plasmaceller i jejunum større enn den totale plasmacellepopulasjonen i benmarg, lymf og milt kombinert.

Mikrobiotaderiverte signaler rekrutterer iga-utsondrende plasmaceller til slimhinnesteder. For eksempel er bakterier på de apikale overflatene av epitelceller fagocytosed av dendritiske celler plassert under peyers flekker og i lamina propria, som til slutt fører Til differensiering Av B-celler i plasmaceller som utskiller iga spesifikk for tarmbakterier. Rollen av mikrobiota-avledede signaler i rekruttering Av iga-utskillende plasmaceller ble bekreftet i eksperimenter med antibiotikabehandlede spesifikke patogenfrie og MyD88 KO-mus, som har begrensede kommensaler og redusert evne til å reagere på kommensaler. Antall intestinale CD11b + iga + plasmaceller ble redusert hos disse musene, noe som tyder på commensals rolle i rekruttering Av iga-utskillende plasmaceller. Basert på dette beviset kan kommensale mikrober beskytte verten mot skadelige patogener ved å stimulere iga-produksjonen.

Antimikrobielle peptiderrediger

Nisin aminosyre struktur Foto Kreditt: Cacattila

Medlemmer av mikrobiota er i stand til å produsere antimikrobielle peptider, som beskytter mennesker mot overdreven tarmbetennelse og mikrobielle assosierte sykdommer. Ulike commensals (primært Gram-positive bakterier), utskiller bakteriociner, peptider som binder seg til reseptorer på nært beslektede målceller, danner ion-permeable kanaler og porer i celleveggen. Den resulterende effluks av metabolitter og celleinnhold og spredning av iongradienter forårsaker bakteriell celledød. Bakteriociner kan imidlertid også indusere død ved å translokere inn i det periplasmiske rommet og spalte DNA ikke-spesifikt (colicin E2), inaktivere ribosomet (colicin E3), hemme syntese av peptidoglykan, en hovedkomponent i bakteriecelleveggen (colicin M).

Bakteriociner har enormt potensial til å behandle menneskelig sykdom. For eksempel kan diare hos mennesker skyldes en rekke faktorer, men er ofte forårsaket av bakterier som Clostridium difficile. Microbispora stamme ATCC PTA-5024 utskiller bakteriocin mikrobisporicin, som dreper Clostridia ved å målrette prostaglandinsyntese. I tillegg er bakteriociner spesielt lovende på grunn av deres forskjell i mekanismer enn antibiotika, noe som betyr at mange antibiotikaresistente bakterier ikke er resistente mot disse bakteriocinene. For eksempel, in vitro vekst av meticillinresistent S. aureus (MRSA) ble hemmet av bakteriocin nisin A, produsert Av Lactococcus lactis. Nisin a hemmer meticillinresistent s. aureus ved binding til forløperen til bakteriell celleveggsyntese, lipid II. dette hindrer evnen til å syntetisere cellevegget, noe som resulterer i økt membranpermeabilitet, forstyrrelse av elektrokjemiske gradienter og mulig død.

befestning fukoseedit

tarmepitelet hos mennesker forsterkes med karbohydrater som fukose uttrykt på den apikale overflaten av epitelceller. Bacteroides thetaiotaomicron, en bakterieart i ileum og kolon, stimulerer genet som koder for fucose, Fut2, i tarmepitelceller. I denne mutualistiske interaksjonen er tarmepitelbarrieren forsterket og mennesker er beskyttet mot invasjon av destruktive mikrober, Mens B. thetaiotaomicron fordeler på grunn av det kan bruke fucose til energiproduksjon og dens rolle i bakteriell genregulering.

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert.