Microbiana simbiose e imunidade

Clostridium difficile, a partir de uma amostra de fezes Crédito da Foto: CDC Public Health Image Library

O trato gastrointestinal humano (trato GASTROINTESTINAL) consiste de boca, faringe, esôfago, estômago, intestino delgado e intestino grosso, e com 9 metros de comprimento tubo contínuo; a maior área de superfície corporal exposta ao ambiente externo. O intestino oferece nutrientes e proteção aos micróbios, permitindo que eles prosperem com uma comunidade microbiana intestinal de 1014 bactérias benéficas e patogênicas, archaea, vírus e eucariotos. Em contrapartida, muitos desses micróbios completa de funções importantes para o host, incluindo a desagregação de fibra e produção de vitaminas, onde intestino micróbios ter pelo menos um papel na produção de vitaminas como A, B2, B3, B5, B12, C, D e K.

No intestino humano, o sistema imunológico entra em contato com um grande número de microrganismos estranhos, tanto benéficos e patogênicos. O sistema imunológico é capaz de proteger o hospedeiro desses micróbios patogênicos sem iniciar respostas imunes desnecessárias e prejudiciais aos estímulos. A microbiota gastrointestinal tem um efeito direto nas respostas imunes do corpo humano. o que significa que uma microbiota regular é necessária para um sistema imunológico saudável do hospedeiro, pois o corpo é mais suscetível a doenças infecciosas e não infecciosas.

regulação das respostas imunológicaseditar

bactérias comensais no trato gastrointestinal sobrevivem apesar da abundância de células imunológicas locais. A homeostase no intestino requer estimulação de receptores toll – like por micróbios comensais. Quando os ratos são criados em condições livres de germes, eles não têm anticorpos circulantes e não podem produzir muco, proteínas antimicrobianas ou células T da mucosa. Além disso, os ratos criados em condições livres de germes não têm tolerância e muitas vezes sofrem de reações de hipersensibilidade. A maturação do trato gastrointestinal é mediada por receptores de reconhecimento de padrões (PRRs), que reconhecem padrões moleculares associados a não-auto-patógenos (PAMPs), incluindo Componentes da parede celular bacteriana e ácidos nucléicos. Esses dados sugerem que os micróbios comensais auxiliam na homeostase intestinal e no desenvolvimento do sistema imunológico.

para evitar a ativação constante de células imunes e inflamação resultante, hospedeiros e bactérias evoluíram para manter a homeostase intestinal e o desenvolvimento do sistema imunológico. Por exemplo, o simbionte humano Bacteroides fragilis produz polissacarídeo a (PSA), que se liga ao receptor toll-like 2 (TLR-2) em células T CD4+. Enquanto a sinalização TLR2 pode ativar a depuração de peptídeos, o PSA induz uma resposta anti-inflamatória quando se liga ao TLR2 nas células T CD4+. Por meio da ligação TLR2, o PSA suprime as respostas pró-inflamatórias do TH17, promovendo tolerância e estabelecendo colonização intestinal comensal.

micróbios intestinais comensais criam uma variedade de metabólitos que se ligam aos receptores de hidrocarbonetos arílicos (AHR). O AHR é um fator de transcrição induzível por ligante encontrado em células imunes e epiteliais e a ligação do AHR é necessária para a ativação imune normal, pois a falta de ligação do AHR demonstrou causar a ativação excessiva das células imunes. Esses metabólitos microbianos são cruciais para proteger o hospedeiro de inflamações desnecessárias no intestino.

desenvolvimento de tecidos linfóides isoladosedit

micróbios desencadeiam o desenvolvimento de folículos linfóides isolados no intestino delgado de humanos e camundongos, que são locais de resposta imune da mucosa. Os folículos linfóides isolados (ILFs) coletam antígenos através das células M, desenvolvem centros germinais e contêm muitas células B. Bactérias comensais Gram-negativas desencadeiam o desenvolvimento de folículos linfóides induzíveis, liberando peptidogilcanos contendo ácido diaminopimélico durante a divisão celular. Os peptidoglicanos se ligam ao receptor NOD1 nas células epiteliais intestinais. Como resultado, as células epiteliais intestinais expressam o ligante quimiocina 20 (CCL20) e a beta defensina 3. Ccl20 e beta-defensina 3 ativam células que medeiam o desenvolvimento de tecidos linfóides isolados, incluindo células indutores de tecido linfóide e células organizadoras de tecido linfóide.Além disso, existem outros mecanismos pelos quais os comensais promovem a maturação de folículos linfóides isolados. Por exemplo, os produtos de bactérias comensais se ligam a TLR2 e TLR4, o que resulta na transcrição mediada por NF-kB de TNF, que é necessária para a maturação de folículos linfóides isolados maduros.Os micróbios podem prevenir o crescimento de patógenos prejudiciais alterando o pH, consumindo nutrientes necessários para a sobrevivência do patógeno e secretando toxinas e anticorpos que inibem o crescimento de patógenos.

imunoglobulina AEdit

IGA impede a entrada e colonização de bactérias patogênicas no intestino. Pode ser encontrado como um monômero, dímero ou tetrâmero, permitindo que ele se ligue a vários antígenos simultaneamente. A IgA reveste superfícies bacterianas e virais patogênicas( exclusão imunológica), impedindo a colonização bloqueando sua ligação às células da mucosa e também pode neutralizar os PAMPs. A IgA promove o desenvolvimento de células T reguladoras TH17 e FOXP3+. Dada sua função crítica no trato gastrointestinal, o número de células plasmáticas secretoras de IgA no jejuno é maior do que a população total de células plasmáticas da medula óssea, linfa e baço combinados.

sinais derivados da Microbiota recrutam células plasmáticas secretoras de IgA para locais da mucosa. Por exemplo, as bactérias nas superfícies apicais das células epiteliais são fagocitadas por células dendríticas localizadas abaixo das manchas de peyer e na lâmina própria, levando à diferenciação de células B em células plasmáticas que secretam IgA específicas para bactérias intestinais. O papel dos sinais derivados da microbiota no recrutamento de células plasmáticas secretoras de IgA foi confirmado em experimentos com camundongos específicos tratados com antibióticos livres de patógenos e MyD88 ko, que têm comensais limitados e uma capacidade diminuída de responder a comensais. O número de células plasmáticas intestinais CD11b + IgA + foi reduzido nesses camundongos, sugerindo o papel dos comensais no recrutamento de células plasmáticas secretoras de IgA. Com base nessa evidência, os micróbios comensais podem proteger o hospedeiro de patógenos nocivos, estimulando a produção de IgA.

Antimicrobiana peptidesEdit

a Nisina de aminoácidos estrutura de Crédito da Foto: Cacattila

Membros da microbiota são capazes de produzir peptídeos antimicrobianos, proteger os seres humanos contra o excesso de inflamação intestinal e microbianas associadas a doenças. Vários comensais (principalmente bactérias Gram-positivas), secretam bacteriocinas, peptídeos que se ligam a receptores em células-alvo intimamente relacionadas, formando canais permeáveis a íons e poros na parede celular. O efluxo resultante de metabólitos e conteúdo celular e dissipação de gradientes iônicos causa morte celular bacteriana. No entanto, as bacteriocinas também podem induzir a morte translocando-se para o espaço periplasmático e clivando DNA não especificamente (alicina E2), inativando o ribossomo (alicina E3), inibindo a síntese de peptidoglicano, um componente principal da parede celular bacteriana (alicina M).As bacteriocinas têm imenso potencial para tratar doenças humanas. Por exemplo, a diarréia em humanos pode ser causada por uma variedade de fatores, mas geralmente é causada por bactérias como Clostridium difficile. A cepa Microbispora ATCC PTA-5024 secreta a bacteriocina microbisporicina, que mata clostrídios visando a síntese de prostaglandinas. Além disso, as bacteriocinas são particularmente promissoras devido à sua diferença de mecanismos do que os antibióticos, o que significa que muitas bactérias resistentes a antibióticos não são resistentes a essas bacteriocinas. Por exemplo, Crescimento in vitro de s resistente à meticilina. aureus (MRSA) foi inibido pela bacteriocina nisina a, produzida por Lactococcus lactis. A nisina a inibe o S. aureus resistente à meticilina, ligando-se ao precursor da síntese bacteriana da parede celular, lipídio II. isso dificulta a capacidade de sintetizar a parede celular, resultando em aumento da permeabilidade da membrana, interrupção de gradientes eletroquímicos e possível morte.

fortificação fucoseEdit

o epitélio intestinal em humanos é reforçado com carboidratos como fucose expressa na superfície apical das células epiteliais. Bacteroides thetaiotaomicron, uma espécie bacteriana no íleo e cólon, estimula o gene que codifica fucose, Fut2, em células epiteliais intestinais. Nesta interação mutualista, a barreira epitelial intestinal é fortificada e os seres humanos são protegidos contra a invasão de micróbios destrutivos, enquanto os benefícios do B. thetaiotaomicron por causa disso podem usar a fucose para a produção de energia e seu papel na regulação genética bacteriana.

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