Črevní slizniční bariéra - Intestinal mucosal barrier

Fyzikální, biochemické a imunitní prvky střevní slizniční bariéry.

The střevní slizniční bariéra, označovaný také jako střevní bariéra, odkazuje na majetek společnosti střevní sliznice který zajišťuje adekvátní omezení nežádoucích účinků luminální obsah ve střevě při zachování absorpční schopnosti živiny. Oddělení, které poskytuje mezi tělem a střevem, brání nekontrolované translokaci luminálního obsahu do vlastního těla. Jeho role při ochraně slizničních tkání a oběhový systém od expozice k prozánětlivé molekuly, jako mikroorganismy, toxiny, a antigeny je zásadní pro udržení zdraví a pohody.[1][2][3] Dysfunkce bariéry střevní sliznice se podílí na mnoha zdravotních podmínkách, jako jsou: alergie na jídlo, mikrobiální infekce, syndrom dráždivého tračníku, zánětlivé onemocnění střev, celiakie, metabolický syndrom, nealkoholické ztučnění jater, cukrovka, a septický šok.[3][4][5]

Složení

Črevní slizniční bariéra je a heterogenní entita složená z fyzických, biochemických a imunitních prvků vytvořených střevní sliznicí. Ústřední složkou je střevní epiteliální vrstva, která zajišťuje fyzické oddělení mezi lumen a tělem. Sekrece různých molekul do lumenu posiluje bariérovou funkci na extraepiteliální straně, zatímco různé imunitní buňky poskytují další ochranu pod vrstvou epitelu.[3][5][6]

Fyzikální prvky

Vrstva (vrstvy) hlenu

Sliz tvoří vrstvu (nebo vrstvy, v případě dvojtečka ), který odděluje většinu luminálního obsahu od intestinálního epitelu. Hlen se skládá z vysoce glykosylovaný hydratovaný gel tvořil molekuly mucinu které jsou vylučovány pohárové buňky. Hlen brání velkým částicím ve styku s vrstvou epiteliálních buněk a umožňuje průchod malých molekul. Hlen také usnadňuje průchod luminálního obsahu po délce střev, chrání epiteliální buňky před Trávicí enzymy a brání přímému kontaktu mikroorganismů s epiteliální vrstvou.[1][5][6][7]

Střevní epitel

The intestinální epitel je nejdůležitější složkou střevní slizniční bariéry. Skládá se z vrstvy epiteliálních buněk lemujících střevo. Rozhodující pro vytvoření účinné bariéry je přesné ovládání paracelulární dráha (cesta translokace molekul mezi buňkami). Utěsnění prostoru mezi sousedními buňkami je zprostředkováno spojovací komplexy tvořené proteinovými spoji zpracovanými každou jednotlivou buňkou.[1] Kromě své ochranné funkce řídí intestinální epitel selektivní příjem prospěšných iontů, živin a dalších látek z lumen do těla.[3]

Mikrobiota

The komenzální mikrobiální druhy které obývají střevo, jsou některými považovány za součást střevní slizniční bariéry. The mikrobiota může ovlivňovat bariérovou funkci jak přímo, stimulací proliferace epiteliálních buněk, tak sekrecí IL-8 a nepřímo produkcí mastné kyseliny s krátkým řetězcem, které jsou důležitým zdrojem energie pro epitelové buňky tlustého střeva.[3]

Biochemické prvky

Žluč a žaludeční kyselina

The žluč produkoval játra na pomoc při trávení lipidy má baktericidní vlastnosti.[7] The žaludeční kyselina produkované žaludkem mohou také zabíjet mikroorganismy.[8] Oba přispívají k funkci střevní bariéry, i když nejsou produkovány střevní sliznicí.

Defensiny

Specializované sekreční epiteliální buňky zvané Panethovy buňky vylučují nadměrné množství lidské α-defensiny do lumen střeva zdravých jedinců.[9]

Lyzozym

Lyzozym je další obranná molekula vylučovaná Panethovými buňkami do lumenu.[10]

Regenerace proteinu odvozeného od ostrůvků 3 gama (Reg3γ)

Reg3γ je antibakteriální lektin vylučované Panethovými buňkami, které slouží k zabránění kontaktu mikroorganismů s epiteliální vrstvou.[3][10]

Imunologické prvky

Antimikrobiální peptidy

Antimikrobiální peptidy (AMP), což je různorodé spektrum molekul, které ničí bakterie a houby, jsou vylučovány Panethovými buňkami do lumenu.[6][7]

Sekreční imunoglobulin A (sIgA)

Sekreční imunoglobulin A (sIgA) vyrábí plazmatické buňky v lamina propria a transportovány do lumenu střevními epiteliálními buňkami.[7] SIgA blokuje specifické pro epitel receptory na patogeny, čímž se zabrání jejich připojení k epiteliálním buňkám.

Buněčná imunita

V buňce žije řada imunitních buněk lamina propria který je základem střevního epitelu. Tyto zahrnují dendritické buňky (DC), makrofágy, intraepiteliální lymfocyty (IEL), T regulační buňky (T Regs), TCD4 + lymfocyty, B lymfocyty, a plazmatické buňky.[6] Tato populace poskytuje imunitní ochranu, která je charakterizována rychlou detekcí a ničením mikroorganismů, které pronikají intestinálním epitelem.[7]

Fyziologie

Integrita střevní bariéry je tvárná a ukázalo se, že mnoho mechanismů je schopno modulovat střevní propustnost (měřítko funkce střevní bariéry).[4] Modulační faktory zahrnují cytokiny, imunitní buňky a exogenní faktory.[4]

Měření

Propustnost střev je měření funkce střevní slizniční bariéry a je definováno jako „zařízení, kterým intestinální epitel umožňuje molekulám procházet nezprostředkovanými pasivní difúze."[11] Propustnost v tomto ohledu většinou souvisí s měřitelným průchodem iontů a malých inertních molekul. Standardní metody měření zahrnují elektrický odpor tkáně pro testování in vitro a pasáž požitých inertních molekul specifické molekulové hmotnosti do moči pro testování in vivo.[12][13] Například testování in vivo pomocí laktulóza / mannitol spočívá v požití 5 g laktulózy a 2 g mannitolu a následném stanovení koncentrací laktulózy a mannitolu v moči 5 hodin po požití. Vypočítá se procento vylučování laktulózy a poměr laktulózy a manitolu v moči a použije se jako míra střevní propustnosti.[14]

Endogenní regulátory

Cytokiny

Imunitní buňky

Exogenní regulátory

Patogeny

Klinický význam

Narušená střevní slizniční bariéra může umožnit průchod mikrobů, mikrobiálních produktů a cizí antigeny do sliznice a do správného těla. To může mít za následek aktivaci imunitní systém a sekrece zánětlivých mediátorů. Určité imunitní reakce mohou zase způsobit poškození buněk, které by mohlo vést k další dysfunkci bariéry.[7] Poruchy funkce střevní slizniční bariéry spojené s translokací mikrobů a jejich produktů byly spojeny s různými podmínkami,[3] o některých se předpokládá, že navíc vyžadují a genetická predispozice.[15] Mohou nastat jak střevní, tak extraintestinální autoimunitní poruchy.[15] Dysfunkce střevní bariéry je považována za předpoklad pro a zhoršující faktor mnoha autoimunitních a zánětlivých stavů, včetně alergie na jídlo, zánětlivá onemocnění střev, celiakie a cukrovka.[4]

Alergie na jídlo

Dysfunkce střevní bariéry může být rozhodujícím faktorem pro senzibilizaci antigenu a IgE /žírná buňka -zprostředkovaný anafylaktický efektorová fáze potravinových alergií. Vývoj potravinových alergií závisí na kontaktu antigenu se složkami imunitního systému sliznice. To vede k senzibilizaci na antigen a dietnímu antigenu specifickému CD4 + Buňka Th2 a produkce IgE. Hypotéza spočívá v tom, že dysfunkce střevní bariéry umožňuje, aby dietní antigeny prošly střevní bariérou, přijdou do styku s mukosálním imunitním systémem a vyvolaly imunitní odpověď specifickou pro antigen.[4]

Snížená funkce střevní bariéry koreluje se závažností příznaků u osob trpících potravinovou alergií. Orální expozice implikovaným alergenem vede ke zvýšení poměru laktulóza / manitol v moči (míra střevní propustnosti).[4]

Zánětlivé onemocnění střev

Objevující se model zánětlivého onemocnění střev (IBD) patogeneze předpokládá tři nezbytné faktory: 1) degradaci funkce střevní bariéry, 2) translokaci luminálního obsahu do lamina propria a následnou expozici imunitním buňkám a 3) nevhodnou imunitní odpověď. Ačkoli je dysfunkce střevní bariéry jasně zahrnuta do vývoje zánětlivého onemocnění střev, není jasné, co iniciuje samo-udržovací cyklus, který vede k exacerbaci onemocnění. Přesto stále roste množství důkazů, které implikují zvýšenou střevní propustnost jako primární etiologický faktor patogeneze zánětlivých onemocnění střev.[4]

Celiakie

Při vývoji celiakie může hrát roli pozměněná funkce střevní bariéry. Povolením gliadin, původce celiakie, k překročení střevní bariéry může dojít k nevhodné aktivaci imunitního systému. U pacientů s celiakií bylo prokázáno, že mají zvýšenou střevní propustnost a změněné těsné spoje. Navíc tato narušení přetrvávají u pacientů, kteří úspěšně udržují a bezlepková strava. Existují také data prokazující, že je přítomna zvýšená střevní propustnost před nástupem celiakie.[4]

Cukrovka 1. typu

Předpokládá se, že kombinace genetiky, dysregulované funkce střevní bariéry a nevhodných imunitních odpovědí bude hrát roli v cukrovka 1. typu. U pacientů na počátku onemocnění byla hlášena zvýšená střevní propustnost. Výsledné zvýšení expozice antigenům se může spustit autoimunitní zničení beta buňky v slinivka břišní.[4]

Jiné podmínky

Poruchy funkce střevní slizniční bariéry byly také zahrnuty syndrom dráždivého tračníku, metabolický syndrom, nealkoholické ztučnění jater, a septický šok.[3][13]

Stres

Psychologický a fyzický stres může vyvolat různé změny ve střevní funkci. Patří mezi ně změny v motilita střev, střevní propustnost iontový tok, rovnováha tekutin a sekrece hlenu. Dále akutní a chronický stres v zvířecí modely prokázal, že stres může způsobit degradaci funkce střevní bariéry.[4] Psychologický stres může ovlivnit klinický výsledek zánětlivé onemocnění střev a syndrom dráždivého tračníku. Ukázalo se, že dlouhodobý stres je pozitivně spojen se zvýšeným sklonem k relapsu ulcerózní kolitida.[4]

Dějiny

Cummings přijal termín slizniční bariéra v roce 2004 k popisu „komplexní struktury, která odděluje vnitřní prostředí od luminálního prostředí“.[16] V poslední době používají střevní bariéru gastroenterologové, imunologové a mikrobiologové ke zdůraznění složky střeva, která chrání tělo před mikroorganismy a jejich toxiny.[6]

Viz také

Reference

  1. ^ A b C Turner, JR (listopad 2009). "Funkce střevní slizniční bariéry ve zdraví a nemoci". Nat Rev Immunol. 9 (11): 799–809. doi:10.1038 / nri2653. PMID  19855405.
  2. ^ Lee, Sung Hee (01.01.2015). „Regulace střevní propustnosti těsným spojením: důsledky pro zánětlivá onemocnění střev“. Výzkum střev. 13 (1): 11–18. doi:10.5217 / ir.2015.13.1.11. ISSN  1598-9100. PMC  4316216. PMID  25691839.
  3. ^ A b C d E F G h Sánchez de Medina, Fermín; Romero-Calvo, Isabel; Mascaraque, Cristina; Martínez-Augustin, Olga (01.12.2014). "Zánět střev a funkce slizniční bariéry". Zánětlivá onemocnění střev. 20 (12): 2394–2404. doi:10.1097 / MIB.0000000000000204. ISSN  1536-4844. PMID  25222662.
  4. ^ A b C d E F G h i j k l m n Ó str q r s t u proti w X y Groschwitz, Katherine R .; Hogan, Simon P. (01.07.2009). "Funkce střevní bariéry: molekulární regulace a patogeneze onemocnění". The Journal of Allergy and Clinical Immunology. 124 (1): 3–22. doi:10.1016 / j.jaci.2009.05.038. ISSN  0091-6749. PMC  4266989. PMID  19560575.
  5. ^ A b C d Yan, Lei; Yang, Chunhui; Tang, Jianguo (2013-08-25). „Narušení střevní slizniční bariéry u infekcí Candida albicans“. Mikrobiologický výzkum. 168 (7): 389–395. doi:10.1016 / j.micres.2013.02.008. ISSN  1618-0623. PMID  23545353.
  6. ^ A b C d E De Santis, Stefania; Cavalcanti, Elisabetta; Mastronardi, Mauro; Jirillo, Emilio; Chieppa, Marcello (07.12.2015). „Nutriční klávesy pro modulaci střevní bariéry“. Hranice v imunologii. 6: 612. doi:10.3389 / fimmu.2015.00612. ISSN  1664-3224. PMC  4670985. PMID  26697008.
  7. ^ A b C d E F Márquez, M; Fernández Gutiérrez, Del Álamo C; Girón-González, JA (2016). „Dysfunkce střevní bariéry u pacientů infikovaných virem lidské imunodeficience a virem hepatitidy C: Vliv na vrozenou a získanou imunitu“. Svět J. Gastroenterol. 22 (4): 1433–48. doi:10,3748 / wjg.v22.i4.1433. PMC  4721978. PMID  26819512.
  8. ^ Schubert, ML (listopad 2014). "Žaludeční sekrece". Curr Opin Gastroenterol. 30 (6): 578–82. doi:10.1097 / MOG.0000000000000125. PMID  25211241.
  9. ^ Jäger, S; Stange, EF; Wehkamp, ​​J (leden 2013). „Zánětlivé onemocnění střev: onemocnění se sníženou bariérou“. Langenbecks Arch Surg. 398 (1): 1–12. doi:10.1007 / s00423-012-1030-9. PMID  23160753.
  10. ^ A b Ouellette, AJ (červenec 2011). „Paneth Cell α-Defensins in Enteric Innate Immunity“. Cell Mol Life Sci. 68 (13): 2215–29. doi:10.1007 / s00018-011-0714-6. PMC  4073591. PMID  21560070.
  11. ^ Travis, S .; Menzies, I. (01.05.1992). "Střevní propustnost: funkční hodnocení a význam". Klinická věda. 82 (5): 471–488. doi:10.1042 / cs0820471. ISSN  0143-5221. PMID  1317756. S2CID  26314837.
  12. ^ Ménard, S .; Cerf-Bensussan, N .; Heyman, M. (01.05.2010). „Několik aspektů střevní propustnosti a epiteliální manipulace s dietními antigeny“. Slizniční imunologie. 3 (3): 247–259. doi:10.1038 / mi.2010.5. ISSN  1935-3456. PMID  20404811.
  13. ^ A b Bischoff, Stephan C .; Barbara, Giovanni; Buurman, Wim; Ockhuizen, Theo; Schulzke, Jörg-Dieter; Serino, Matteo; Tilg, Herbert; Watson, Alastair; Wells, Jerry M. (01.01.2014). „Střevní propustnost - nový cíl prevence a léčby nemocí“. BMC gastroenterologie. 14: 189. doi:10.1186 / s12876-014-0189-7. ISSN  1471-230X. PMC  4253991. PMID  25407511.
  14. ^ Johnston, S. D .; Smye, M .; Watson, R. G .; McMillan, S. A .; Trimble, E. R .; Love, A. H. (01.07.2000). „Test intestinální propustnosti laktulózy a manitolu: užitečný screeningový test na dospělou celiakii.“ Annals of Clinical Biochemistry. 37 (4): 512–519. doi:10.1177/000456320003700413. ISSN  0004-5632. PMID  10902869.
  15. ^ A b Fasano, Alessio; Shea-Donohue, Terez (01.09.2005). "Mechanismy nemoci: role funkce střevní bariéry v patogenezi gastrointestinálních autoimunitních onemocnění". Přírodní klinická praxe, gastroenterologie a hepatologie. 2 (9): 416–422. doi:10.1038 / ncpgasthep0259. ISSN  1743-4378. PMID  16265432.
  16. ^ Cummings, John H .; Antoine, Jean-Michel; Azpiroz, Fernando; Bourdet-Sicard, Raphaelle; Brandtzaeg, Per; Calder, Philip C .; Gibson, Glenn R .; Guarner, Francisco; Isolauri, Erika (01.06.2004). "PASSCLAIM - zdraví a imunita střev". European Journal of Nutrition. 43 Suppl 2: II118 – II173. doi:10.1007 / s00394-004-1205-4. ISSN  1436-6207. PMID  15221356.