Microbiële symbiose en immuniteit

Clostridium difficile van ontlasting sample Photo Credit: CDC Public Health Image Library

het menselijke maagdarmkanaal (GI-kanaal) bestaat uit de mond, keelholte, slokdarm, maag, dunne darm en dikke darm, en is een 9 meter lange continue buis; het grootste lichaamsoppervlak blootgesteld aan de externe omgeving. De darm biedt voedingsstoffen en bescherming aan microben aan, die hen toelaten om met een intestinale microbiële gemeenschap van 1014 voordelige en pathogene bacteriën, archaea, virussen, en eukaryotes te gedijen. In ruil daarvoor vervullen veel van deze microben belangrijke functies voor de gastheer, waaronder de afbraak van vezels en de productie van vitamines, waarbij darmmicroben ten minste een rol spelen bij de productie van vitamines zoals A, B2, B3, B5, B12, C, D en K.

in de menselijke darm komt het immuunsysteem in contact met een groot aantal vreemde microben, zowel gunstig als pathogeen. Het immuunsysteem kan de gastheer tegen deze pathogene microben beschermen zonder onnodige en schadelijke immune reacties op stimuli te beginnen. Gastro-intestinale microbiota heeft een direct effect op de immune reacties van het menselijk lichaam. betekenend regelmatige microbiota is noodzakelijk voor een gezond gastheerimmuunsysteem aangezien het lichaam voor besmettelijke en niet besmettelijke ziekten vatbaarder is.

regulatie van immuunresponsedit

commensale bacteriën in het maagdarmkanaal overleven ondanks de overvloed aan lokale immuuncellen. Homeostase in de darm vereist stimulatie van toll-like receptoren door commensale microben. Wanneer de muizen in kiemvrije voorwaarden worden opgeheven, missen zij het doorgeven antilichamen, en kunnen geen slijm, antimicrobial proteã nen, of mucosal T-cellen produceren. Bovendien, missen muizen die in kiemvrije voorwaarden worden opgeheven tolerantie en lijden vaak aan overgevoeligheidsreacties. De rijping van het GI-kanaal wordt bemiddeld door de receptoren van de patroonherkenning (PRRs), die niet-zelf pathogeen geassocieerde moleculaire patronen (PAMPs) met inbegrip van bacteriële celwandcomponenten en nucleïnezuren erkennen. Deze gegevens stellen voor dat commensale microben in intestinale homeostase en de ontwikkeling van het immuunsysteem helpen.

om constante activatie van immuuncellen en resulterende ontstekingen te voorkomen, zijn gastheren en bacteriën geëvolueerd om de intestinale homeostase en de ontwikkeling van het immuunsysteem in stand te houden. Bijvoorbeeld, produceert de menselijke Symbiont Bacteroides fragilis polysaccharide a (PSA), die aan toll-like receptor 2 (TLR-2) op CD4+ T cellen bindt. Terwijl TLR2 het signaleren klaring van peptides kan activeren, veroorzaakt PSA een anti-inflammatory reactie wanneer het aan TLR2 op CD4+ T cellen bindt. Door TLR2 band, onderdrukt PSA pro-inflammatory Th17 reacties, bevorderend tolerantie en vestigend commensale darmkolonisatie.

commensale darmmicroben creëren een verscheidenheid aan metabolieten die aryl koolwaterstofreceptoren (AHR) binden. AHR is een ligand-induceerbare transcriptiefactor die in immune wordt gevonden en epitheliaale cellen en de band van AHR is vereist voor normale immune activering aangezien het gebrek aan AHR-band is getoond om over activering van immune cellen te veroorzaken. Deze microbiële metabolites zijn essentieel voor het beschermen van de gastheer tegen onnodige ontsteking in de darm.

ontwikkeling van geïsoleerde lymfoïde weefseledit

microben triggeren de ontwikkeling van geïsoleerde lymfoïde follikels in de dunne darm van mensen en muizen, die plaatsen zijn met een mucosale immuunrespons. Geïsoleerde lymfoïde follikels (ILFs) verzamelen antigenen door M-cellen, ontwikkelen germinale centra en bevatten veel B-cellen. Gramnegatieve commensale bacteriën veroorzaken de ontwikkeling van induceerbare lymfoïde follikels door tijdens de celdeling peptidogylcans met diaminopimelaatzuur vrij te geven. De peptidoglycanen binden aan de NOD1-receptor op intestinale epitheliale cellen. Als gevolg hiervan drukken de intestinale epitheliale cellen chemokine ligand 20 (CCL20) en Beta defensin 3 uit. CCL20 en Beta-defensin 3 activeren cellen die de ontwikkeling van geïsoleerde lymfoïde weefsels bemiddelen, waaronder lymfoïde weefselinductor cellen en lymfoïde weefselorganisator cellen.

daarnaast zijn er andere mechanismen waardoor commensalen de rijping van geïsoleerde lymfoïde follikels bevorderen. Bijvoorbeeld, binden de commensale bacterieproducten aan TLR2 en TLR4, wat in NF-kB bemiddelde transcriptie van TNF resulteert, die voor de rijping van rijpe geïsoleerde lymfezakjes wordt vereist.

bescherming tegen pathogensEdit

microben kunnen de groei van schadelijke pathogenen voorkomen door de pH te veranderen, voedingsstoffen te consumeren die nodig zijn voor de overleving van pathogenen en toxinen en antilichamen die de groei van pathogenen remmen, af te scheiden.

immunoglobuline AEdit

Iga voorkomt het binnendringen en koloniseren van pathogene bacteriën in de darm. Het kan als monomeer, dimeer, of tetrameer worden gevonden, toestaand het om veelvoudige antigenen gelijktijdig te binden. Iga bedekt pathogene bacteriële en virale oppervlakken( immune uitsluiting), die kolonisatie verhinderen door hun gehechtheid aan mucosale cellen te blokkeren, en kan PAMPs ook neutraliseren. IgA bevordert de ontwikkeling van Th17 en Foxp3 + regelgevende T cellen. Gezien zijn kritieke functie in het maagdarmkanaal is het aantal Iga-secreterende plasmacellen in het jejunum groter dan de totale plasmacelpopulatie van het beenmerg, de lymfe en de milt samen.

van Microbiota afgeleide signalen rekruteren Iga-secreterende plasmacellen naar mucosale plaatsen. Bijvoorbeeld, zijn de bacteriën op de apicale oppervlakten van epitheliaale cellen fagocytosed door dendritische cellen die onder Peyer ‘ s flarden en in lamina propria worden gevestigd, uiteindelijk leidend tot differentiatie van B-cellen in plasmacellen die Iga specifiek voor darmbacteriën afscheiden. De rol van microbiota-afgeleide signalen in het werven van IgA-afscheidende plasmacellen werd bevestigd in experimenten met met antibiotica behandelde specifieke pathogeen vrije en MyD88 Ko muizen, die commensals en een verminderde capaciteit hebben om aan commensals te reageren. Het aantal intestinale CD11b + Iga + plasmacellen was verminderd in deze muizen, die de rol van commensalen in het rekruteren van IgA-afscheidende plasmacellen suggereren. Gebaseerd op dit bewijsmateriaal kunnen de commensale microben de gastheer tegen schadelijke ziekteverwekkers beschermen door Iga-productie te bevorderen.

antimicrobiële peptideedit

nisin aminozuur structuur foto Credit: Cacattila

de leden van microbiota kunnen antimicrobial peptides produceren, die mensen tegen bovenmatige intestinale ontsteking en microbial-geassocieerde ziekten beschermen. Diverse commensals (hoofdzakelijk Grampositieve bacteriën), scheiden bacteriocins, peptides af die aan receptoren op nauw verwante doelcellen binden, die ion-permeabele kanalen en poriën in de celwand vormen. De resulterende efflux van metabolieten en celinhoud en dissipatie van iongradiënten veroorzaakt bacteriële celdood. Bacteriocinen kunnen echter ook de dood veroorzaken door translocatie in de periplasmische ruimte en het splijten van DNA niet-specifiek (colicine E2), het inactiveren van het ribosoom (colicine E3), het remmen van de synthese van peptidoglycaan, een belangrijk onderdeel van de bacteriële celwand (colicine m).

Bacteriocinenhebben een immens potentieel om de ziekte bij de mens te behandelen. Bijvoorbeeld, diarree bij mensen kan worden veroorzaakt door een verscheidenheid van factoren, maar wordt vaak veroorzaakt door bacteriën zoals Clostridium difficile. Microbispora stam ATCC PTA-5024 scheidt de bacteriocin microbisporicine af, die Clostridia doodt door zich te richten op prostaglandinesynthese. Bovendien, bacteriocins zijn bijzonder veelbelovend toe te schrijven aan hun verschil in mechanismen dan antibiotica betekenend vele antibioticaresistente bacteriën zijn niet bestand tegen deze bacteriocins. Bijvoorbeeld, in vitro groei van methicilline-resistente S. aureus (MRSA) werd geremd door de bacteriocin nisine a, geproduceerd door Lactococcus lactis. Nisin a remt methicilline-bestand S. goudhoudend door aan de voorloper aan bacteriële celwandsynthese, lipide II te binden. dit belemmert de capaciteit om de celwand samen te stellen, resulterend in verhoogde membraanpermeabiliteit, verstoring van elektrochemische gradiënten, en mogelijke dood.

fortificatie fucoseEdit

het intestinale epitheel bij de mens wordt versterkt met koolhydraten zoals fucose, uitgedrukt op het apicale oppervlak van epitheelcellen. Bacteroides thetaiotaomicron, een bacteriële soort in het ileum en de dikke darm, stimuleert het gen dat codeert voor fucose, Fut2, in intestinale epitheliale cellen. In deze mutualistische interactie, wordt de intestinale epitheliale barrière versterkt en worden de mensen beschermd tegen invasie van destructieve microben, terwijl de voordelen van B. thetaiotaomicron wegens het fucose voor energieproductie en zijn rol in bacteriële genregulatie kunnen gebruiken.

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.