Simbioza microbiană și imunitatea

Clostridium difficile din eșantion de scaun Credit Foto: CDC Public Health Image Library

tractul gastrointestinal uman (tractul GI) constă din gură, faringe, esofag, stomac, intestin subțire și intestin gros și este un tub continuu lung de 9 metri; cea mai mare suprafață corporală expusă mediului extern. Intestinul oferă substanțe nutritive și protecție microbilor, permițându-le să prospere cu o comunitate microbiană intestinală de 1014 bacterii benefice și patogene, arhee, viruși și eucariote. În schimb, mulți dintre acești microbi îndeplinesc funcții importante pentru gazdă, inclusiv descompunerea fibrelor și producerea de vitamine, unde microbii intestinali au cel puțin un rol în producerea de vitamine precum A, B2, B3, B5, B12, C, D și K.

în intestinul uman, sistemul imunitar intră în contact cu un număr mare de microbi străini, atât benefici, cât și patogeni. Sistemul imunitar este capabil să protejeze gazda de acești microbi patogeni fără a începe răspunsuri imune inutile și dăunătoare la stimuli. Microbiota gastrointestinală are un efect direct asupra răspunsurilor imune ale organismului uman. ceea ce înseamnă că o microbiotă regulată este necesară pentru un sistem imunitar gazdă sănătos, deoarece organismul este mai susceptibil la boli infecțioase și neinfecțioase.

reglarea răspunsurilor imuneedit

bacteriile comensale din tractul GI supraviețuiesc în ciuda abundenței celulelor imune locale. Homeostazia în intestin necesită stimularea receptorilor de tip toll de către microbii comensali. Când șoarecii sunt crescuți în condiții fără germeni, le lipsește anticorpii circulanți și nu pot produce mucus, proteine antimicrobiene sau celule T ale mucoasei. În plus, șoarecii crescuți în condiții fără germeni nu au toleranță și suferă adesea de reacții de hipersensibilitate. Maturarea tractului GI este mediată de receptorii de recunoaștere a modelelor (PRR), care recunosc modelele moleculare asociate non-auto-agentului patogen (Pamp), inclusiv componentele peretelui celular bacterian și acizii nucleici. Aceste date sugerează că microbii comensali ajută la homeostazia intestinală și la dezvoltarea sistemului imunitar.

pentru a preveni activarea constantă a celulelor imune și inflamația rezultată, gazdele și bacteriile au evoluat pentru a menține homeostazia intestinală și dezvoltarea sistemului imunitar. De exemplu, simbiontul uman Bacteroides fragilis produce polizaharida a (PSA), care se leagă de receptorul 2 (TLR-2) de pe celulele T CD4+. În timp ce semnalizarea TLR2 poate activa clearance-ul peptidelor, PSA induce un răspuns antiinflamator atunci când se leagă de tlr2 pe celulele T CD4+. Prin legarea TLR2, PSA suprimă răspunsurile pro-inflamatorii TH17, promovând toleranța și stabilind colonizarea intestinului comensal.

microbii intestinali Comensali creează o varietate de metaboliți care leagă receptorii de hidrocarburi aril (AHR). AHR este un factor de transcripție inductibil de ligand găsit în celulele imune și epiteliale, iar legarea AHR este necesară pentru activarea imună normală, deoarece lipsa legării AHR s-a dovedit a provoca supraactivarea celulelor imune. Acești metaboliți microbieni sunt esențiali pentru protejarea gazdei de inflamații inutile în intestin.

dezvoltarea țesuturilor limfoide izolateedit

microbii declanșează dezvoltarea foliculilor limfoizi izolați în intestinul subțire al oamenilor și șoarecilor, care sunt site-uri ale răspunsului imun al mucoasei. Foliculii limfoizi izolați (Ilf) colectează antigene prin celulele M, dezvoltă centre germinale și conțin multe celule B. Bacteriile comensale Gram-negative declanșează dezvoltarea foliculilor limfoizi inductibili prin eliberarea peptidogilcanilor care conțin acid diaminopimelic în timpul diviziunii celulare. Peptidoglicanii se leagă de receptorul NOD1 de pe celulele epiteliale intestinale. Ca rezultat, celulele epiteliale intestinale exprimă chemokina ligand 20 (CCL20) și Beta defensina 3. CCL20 și Beta-defensina 3 activează celulele care mediază dezvoltarea țesuturilor limfoide izolate, inclusiv celulele inductoare ale țesutului limfoid și celulele organizatoare ale țesutului limfoid.

în plus, există și alte mecanisme prin care comensalele promovează maturarea foliculilor limfoizi izolați. De exemplu, produsele bacteriene comensale se leagă de TLR2 și TLR4, ceea ce duce la transcrierea mediată de NF-kB a TNF, care este necesară pentru maturarea foliculilor limfoizi izolați maturi.

protecție împotriva agenților patogeniedit

microbii pot preveni creșterea agenților patogeni nocivi prin modificarea pH-ului, consumând substanțe nutritive necesare supraviețuirii agenților patogeni și secretând toxine și anticorpi care inhibă creșterea agenților patogeni.

imunoglobulina Aedit

IgA previne intrarea și colonizarea bacteriilor patogene în intestin. Poate fi găsit ca un monomer, dimer sau tetramer, permițându-i să lege mai multe antigene simultan. IgA acoperă suprafețele bacteriene și virale patogene (excluderea imună), prevenind colonizarea prin blocarea atașării lor la celulele mucoasei și poate neutraliza, de asemenea, Pamp-urile. IgA promovează dezvoltarea celulelor T de reglementare TH17 și FOXP3+. Având în vedere funcția sa critică în tractul GI, numărul de celule plasmatice secretoare de IgA din jejun este mai mare decât populația totală de celule plasmatice a măduvei osoase, limfei și splinei combinate.

semnalele derivate din microbiotă recrutează celule plasmatice secretoare de IgA în locurile mucoasei. De exemplu, bacteriile de pe suprafețele apicale ale celulelor epiteliale sunt fagocitate de celulele dendritice situate sub plasturii lui peyer și în lamina propria, ducând în cele din urmă la diferențierea celulelor B în celule plasmatice care secretă IgA specifice bacteriilor intestinale. Rolul semnalelor derivate din microbiotă în recrutarea celulelor plasmatice secretoare de IgA a fost confirmat în experimentele cu șoareci fără agenți patogeni specifici tratați cu antibiotice și myd88 KO, care au comensale limitate și o capacitate scăzută de a răspunde la comensale. Numărul de celule plasmatice intestinale CD11b + IgA + a fost redus la acești șoareci, sugerând rolul comensalelor în recrutarea celulelor plasmatice secretoare de IgA. Pe baza acestor dovezi, microbii comensali pot proteja gazda de agenții patogeni nocivi prin stimularea producției de IgA.

peptide antimicrobiene

structura aminoacidului Nisin Credit Foto: Cacattila

membrii microbiotei sunt capabili să producă peptide antimicrobiene, protejând oamenii de inflamația intestinală excesivă și de bolile asociate microbilor. Diverse comensale (în principal bacterii Gram-pozitive), secretă bacteriocine, peptide care se leagă de receptorii de pe celulele țintă strâns legate, formând canale și pori permeabili la ioni în peretele celular. Efluxul rezultat de metaboliți și conținutul celular și disiparea gradienților ionici determină moartea celulelor bacteriene. Cu toate acestea, bacteriocinele pot induce, de asemenea, moartea prin translocarea în spațiul periplasmic și scindarea ADN nespecific (colicina E2), inactivarea ribozomului (colicina E3), inhibarea sintezei peptidoglican, o componentă majoră a peretelui celular bacterian (colicina M).

Bacteriocinele au un potențial imens de a trata bolile umane. De exemplu, diareea la om poate fi cauzată de o varietate de factori, dar este adesea cauzată de bacterii precum Clostridium difficile. Microbispora tulpina ATCC PTA-5024 secretă microbisporicina bacteriocină, care ucide Clostridia prin direcționarea sintezei prostaglandinelor. În plus, bacteriocinele sunt deosebit de promițătoare datorită diferenței lor de mecanisme decât antibioticele, ceea ce înseamnă că multe bacterii rezistente la antibiotice nu sunt rezistente la aceste bacteriocine. De exemplu, creșterea in vitro a s rezistent la meticilină. aureus (MRSA) a fost inhibat de bacteriocina nisin A, produsă de Lactococcus lactis. Nisina a inhibă S. aureus rezistent la meticilină prin legarea la precursorul sintezei peretelui celular bacterian, lipide II.Acest lucru împiedică capacitatea de a sintetiza peretele celular, rezultând o permeabilitate crescută a membranei, întreruperea gradienților electrochimici și posibila moarte.

fortificație fucoseEdit

epiteliul intestinal la om este întărit cu carbohidrați ca fucoza exprimată pe suprafața apicală a celulelor epiteliale. Bacteroides thetaiotaomicron, o specie bacteriană din ileon și colon, stimulează gena care codifică fucoza, Fut2, în celulele epiteliale intestinale. În această interacțiune mutualistă, bariera epitelială intestinală este fortificată și oamenii sunt protejați împotriva invaziei microbilor distructivi, în timp ce B. thetaiotaomicron beneficiază din cauza acesteia poate folosi fucoza pentru producerea de energie și rolul său în reglarea genelor bacteriene.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.