stringtranslate.com

Лимфоидная ткань, ассоциированная с кишечником

Лимфоидная ткань, ассоциированная с кишечником ( GALT ) [1] является компонентом лимфоидной ткани, ассоциированной со слизистой оболочкой (MALT), которая работает в иммунной системе, защищая организм от вторжения в кишечник .

Из-за своей физиологической функции всасывания пищи, поверхность слизистой оболочки тонка и действует как проницаемый барьер для внутренней части тела. Равным образом, ее хрупкость и проницаемость создают уязвимость к инфекции, и, по сути, подавляющее большинство инфекционных агентов, вторгающихся в организм человека, используют этот путь. [2] Функциональная важность GALT в защите организма зависит от его большой популяции плазматических клеток , которые являются производителями антител , число которых превышает число плазматических клеток в селезенке , лимфатических узлах и костном мозге вместе взятых. [3] GALT составляет около 70% иммунной системы по весу; нарушенный GALT может существенно повлиять на силу иммунной системы в целом. [4]

Структура

Ассоциированная с кишечником лимфоидная ткань лежит по всему кишечнику, покрывая площадь приблизительно 260–300 м 2 . [5] Для увеличения площади поверхности для всасывания слизистая оболочка кишечника состоит из пальцевидных выступов ( ворсинок ), покрытых монослоем эпителиальных клеток , который отделяет GALT от просвета кишечника и его содержимого. Эти эпителиальные клетки покрыты слоем гликокаликса на их люминальной поверхности, чтобы защитить клетки от кислого pH. [ необходима цитата ]

Новые эпителиальные клетки, полученные из стволовых клеток, постоянно производятся на дне кишечных желез , регенерируя эпителий ( время оборота эпителиальных клеток составляет менее одной недели). [2] [6] Хотя в этих криптах обычные энтероциты являются доминирующим типом клеток, можно также обнаружить клетки Панета . Они расположены на дне крипт и выделяют ряд антибактериальных веществ, среди которых лизоцим, и, как полагают, участвуют в борьбе с инфекциями. [ необходима цитата ]

Под ними находится слой рыхлой соединительной ткани, называемый собственной пластинкой . Также через ткань, связанную с брыжеечными лимфатическими узлами , проходит лимфатическая циркуляция .

Как ГАЛТ, так и брыжеечные лимфатические узлы являются местами, где начинается иммунный ответ из-за присутствия иммунных клеток через эпителиальные клетки и собственную пластинку .

В состав GALT также входят пейеровы бляшки тонкого кишечника , изолированные лимфоидные фолликулы, присутствующие по всему кишечнику, и аппендикс у людей. [2]

Следующие примеры включают лимфоидные ткани, которые действуют как интерфейсы между иммунной системой и поступающими антигенами, будь то пищевые антигены или антигены патогенной или комменсальной микробиоты: [ необходима ссылка ]

GALT также можно разделить на две категории, учитывая структуру, из которой возникает функция. Можно найти 1.) организованный GALT, состоящий из фолликулов – таких как пейеровы бляшки, брыжеечные лимфатические узлы и даже более организованный аппендикс. Его основная функция – вызывать иммунную реакцию. 2.) диффузный GALT с одиночными Т- и В-клетками, макрофагами, эозинофилами, базофилами и тучными клетками, преимущественно находящимися в собственной пластинке. Эта часть GALT состоит из зрелых эффекторных клеток, готовых выполнять свои действия. [ необходима цитата ]

GALT был описан у взрослых восточных серых кенгуру ( Macropus giganteus ), [7] таммарового валлаби ( Notamacropus eugenii ), [8] полосатого даннарта ( Sminthopsis macroura ), [9] и краснохвостого фаскогала ( Phascogale Calura ). . [10] Описано, что у взрослого северного бурого бандикута ( Isooodon macrourus ) имеется как организованный, так и диффузный GALT. [11]

Развитие GALT также было описано у нескольких видов сумчатых, [12] включая таммарских валлаби, [13] полосатых даннартов ( Sminthopsis macroura ) [14] [15] и краснохвостых фагогов [16].

Пейеровы бляшки

Пейерова бляшка представляет собой совокупность лимфоидных клеток, проецирующихся в просвет кишечника, которая выступает в качестве очень важного места для инициации иммунного ответа. Она образует субэпителиальный купол, где находится большое количество фолликулов В-клеток с их зародышевыми центрами, области Т-клеток между ними в меньшем количестве и дендритные клетки. В этой области субэпителиальный купол отделен от просвета кишечника слоем фолликул-ассоциированного эпителия. Он содержит обычные эпителиальные клетки кишечника и небольшое количество специализированных эпителиальных клеток, называемых микроскладчатыми клетками (М-клетками), между ними. В отличие от энтероцитов, эти М-клетки представляют собой складчатую поверхность просвета вместо микроворсинок, не секретируют пищеварительные ферменты или слизь и не имеют толстой поверхности гликокаликса, поэтому они могут контактировать с микробиотой и антигенами, представленными в содержимом кишечника. [ необходима цитата ]

Функция

Кишечная микросреда и ниши.

В нормальных условиях иммунная система всего организма нуждается в кишечном источнике антигенов для обучения и регулирования развития различных иммунных клеток. Без такой стимуляции многие свойства иммунной системы не развиваются, как это показано на примере животных без микробов. Поскольку иммунные клетки находятся в постоянном контакте с бактериальными и пищевыми антигенами, первичный ответ устанавливается как толерогенный. Сложное взаимодействие между этой кишечной микробиотой, кишечным эпителиальным слоем и местной слизистой иммунной системой имеет важное значение для поддержания здоровья кишечника и системного иммунитета, поскольку уровень питания человека способствует кишечной микробиоте (многовидовое микробное сообщество бактерий, грибков и вирусов, все в определенной нише), которая находится в синергии с хозяином. [5] Тем не менее, должна быть надежная защита в случае, если патогены пересекают либо границу эпителия, либо производят вредные вещества, такие как бактериальные токсины. Такое хождение по лезвию ножа обеспечивается различными типами иммунных клеток:

В-лимфоциты

Клетки плазмы В, находящиеся в собственной пластинке, вырабатывают высокие уровни специфических секреторных антител IgA (sIgA). Эти IgA секретируются в просвет кишечника через эпителиальный слой путем трансцитоза. Сначала эпителиальная клетка связывает димер IgA через полимерный рецептор Ig на базолатеральной стороне и транспортирует его в везикуле в просветное пространство. Затем рецептор протеолитически расщепляется, и димер IgA высвобождается с частью рецептора, называемой секреторным компонентом . Секреторный компонент защищает секретируемые антитела от пищеварительной среды в кишечнике. [17]

Высокий уровень секреторного IgA является результатом взаимодействия В-клеток и кишечных антигенпрезентирующих дендритных клеток (DC) в сотрудничестве с фолликулярными Т-хелперными клетками (Tfh) в зародышевых центрах (GC) пейеровых бляшек. [18] Существует два основных способа продукции IgA: 1) зависимый от Т-клеток, приводящий к образованию sIgA с высоким сродством и специфичностью, и 2) независимое от Т-клеток образование sIgA, которое использует дендритные клетки и их продукцию цитокинов BAFF и APRIL. Независимо продуцируемые Т-клетками sIgA имеют более низкое сродство и покрывают в основном комменсалов. [19] [20] Общие функции секреторных IgA заключаются в покрытии любых кишечных бактерий (комменсальных или патогенных), чтобы нарушить их подвижность и предотвратить их длительный и прямой контакт с кишечным эпителием и кишечной иммунной системой хозяина. Это называется иммунным исключением. Секретируемые IgA связываются с бактериальными токсинами и нейтрализуют их. [18] [19] [20]

Т-лимфоциты

Наивные клетки CD4+T дифференцируются в Treg или различные подгруппы Т-хелперных клеток (Th1, Th2, Th17 или Tfh). В лимфоидной ткани, связанной с кишечником, процесс дифференциации происходит посредством презентации антигенов, полученных из микробиоты кишечника, антигенпрезентирующими клетками, такими как дендритные клетки или М-клетки в пейеровых бляшках. [18] Типичный процесс оральной толерантности к потребляемым пищевым антигенам можно описать как непрерывный люминальный отбор антигенов ДК и их последующую миграцию с последующей праймингом наивных Т-клеток в брыжеечных лимфатических узлах, чтобы они стали иммуносупрессивными Т-клетками (Treg). [21] Антигены, полученные таким образом, обеспечивают толерантность к ним. Комменсальная микробиота также активирует иммунный ответ - таким образом, что защищает кишечную ткань хозяина от повреждения ее реакциями иммунных клеток. Результат популяций Т-клеток у здоровых людей отличается от спектра Т-клеток, возникающих в результате острой инфекции или хронического воспаления. Неправильная стимуляция (обычно сегментированными нитчатыми бактериями - SFB ) хронического ответа клеток Th1 или Th17 играет решающую роль в патологическом повреждении хозяина. [22]

Было описано несколько новых лимфоидных клеток, связанных с кишечником. Они имеют разное происхождение и следуют разным процессам созревания, но выполняют одну и ту же роль GALT — быстро реагировать на патогены и секретировать эффекторные цитокины. Такие многослойные системы защиты подчеркивают восприимчивость участков слизистой оболочки к вторгающимся агентам. Мукозальный путь является наиболее частым путем проникновения патогенных инфекций в хозяина. [23] Прочное вовлечение различных лимфоидных клеток, патрулирующих эпителиальный слой, также отражает эволюционное давление и гонку вооружений между иммунной системой и патогенами, избегающими ее контроля. [24]

Интраэпителиальные лимфоциты (ИЭЛ)

Долгоживущие и резидентные интраэпителиальные лимфоциты (ИЭЛ) являются одной из крупнейших популяций Т-лимфоцитов в организме. [24] В отличие от других периферических лимфоцитов, ИЭЛ не циркулируют в кровотоке или лимфатической системе, а находятся в эпителиальном слое кишечника. [25] Такое расположение само по себе очень особенное — ИЭЛ патрулируют состояние в пределах одного слоя клеток и имеют дендритный вид. [26] Они обеспечивают первую линию защиты в случае пересечения патогеном эпителиального барьера. ИЭЛ охватывают удивительное разнообразие происхождения и делятся на две основные категории — обычные и нетрадиционные. Это основано на свойствах молекулярной поверхности и месте, где они приобретают свою конечную эффекторную цитотоксическую программу. [24]

Обычные IEL несут классический рецептор TCR, состоящий из субъединиц α и β вместе с корецепторами CD4 или CD8. Они представляют собой относительное меньшинство от общего числа кишечных IEL по сравнению с нетрадиционными IEL. Они происходят из наивных Т-клеток, которые сталкиваются с антигенами на периферии (обычно антигенами, представленными DC в пейеровых бляшках). После этой активации обычные IEL экспрессируют кишечно-тропные молекулы, позволяющие им размещаться в кишечной ткани после перемещения через лимфоток и последующий кровоток. Таким образом, обычные интраэпителиальные клетки являются резидентными в ткани эффекторными Т-клетками памяти, способными быстро реагировать с цитолитической активностью и высвобождением цитокинов, таких как INFγ и TNF. [24]

Нетрадиционные IEL представляют большинство клеток IEL в эпителиальном слое кишечника и приобретают свою эффекторную программу после выхода из тимуса в качестве наивных клеток и встречи с антигенами в GALT. После такой стимуляции нетрадиционные IEL (в основном γδ T-клетки ) находятся в эпителии кишечника. [24] γδ T-клетки экспрессируют рецептор TCR, состоящий из γ и δ субъединиц, и не распознают антигенные пептиды, представленные в форме, связанной с MHC. Процесс их активации до сих пор в значительной степени неизвестен. Основным свойством γδ T-клеток является формирование долгоживущих популяций памяти в барьерных тканях, таких как эпителий кишечника или в коже. Они осуществляют иммунную память в определенной ткани даже после устранения патогена или регресса воспаления. [25]

Врожденные лимфоидные клетки (ВЛК)

Врожденные лимфоидные клетки (ВЛК) являются недавно обнаруженным семейством врожденных иммунных клеток, а термин «врожденный» означает, что им не нужна перестройка гена антигенного рецептора. Благодаря разработке нового метода, такого как секвенирование РНК отдельных клеток, описаны подтипы врожденных лимфоидных клеток. На основе их транскрипционного профиля, установленного основными факторами транскрипции, ВЛК делятся на пять отдельных подгрупп: NK-клетки, ВЛК1, ВЛК2, ВЛК3 и клетки LTi. ВЛК распространены на слизистых поверхностях, играя ключевую роль в иммунитете и гомеостазе слизистой оболочки из-за их способности быстро секретировать иммунорегуляторные цитокины и, таким образом, взаимодействовать с другими иммунными клетками. [27]

Врожденный иммунитет

Помимо адаптивного специфического иммунитета, врожденный иммунитет играет важную роль в GALT, поскольку он обеспечивает более быстрый ответ. Распознавание микробной не собственной сигнатуры происходит с помощью рецепторов распознавания образов (PRR), которые можно найти на дендритных клетках, макрофагах, моноцитах, нейтрофилах и эпителиальных клетках. PRR связываются с консервативным микробным паттерном, таким как компоненты клеточных стенок ( LPS , тейхоевая кислота , флагеллин , пептидогликан ) или вирусной или бактериальной нуклеиновой кислотой. PRR локализуются внеклеточно в виде мембраносвязанных рецепторов (Toll-подобные рецепторы) или внутриклеточно (NOD-подобные и RIG-подобные рецепторы). [22] Разнообразная палитра рецепторов распознавания образов активируется различными сигналами, называемыми PAMP (патоген-ассоциированные молекулярные паттерны), или сигналами, связанными с повреждением тканей, называемыми DAMP (повреждение-ассоциированные молекулярные паттерны).

Макрофаги

Большинство антигенпрезентирующих клеток (АПК) в кишечнике происходит из макрофагов, которые имеют очень быстрый оборот. Макрофаги преобладают в собственной пластинке и подслизистых более глубоких слоях, таких как мышечный слой. Макрофаги могут использовать свои трансэпителиальные дендриты (длинные цитоплазматические расширения) и напрямую контактировать с эпителиальным слоем и образцами просветных бактерий. [26] В здоровых условиях макрофаги поглощают комменсальные бактерии и окружающие клеточные остатки, секретируют ИЛ-10, стимулируют созревание Treg и способствуют гомеостазу тканей. Из-за низкой экспрессии врожденных ответных рецепторов и костимулирующих поверхностных молекул кишечные макрофаги не инициируют воспаление. Но при инфекции или воспалении профиль макрофагов меняется, и они начинают секретировать большое количество ФНО- α и становятся провоспалительными эффекторными клетками. [28]

Дендритные клетки

DCs представляют менее 10% lamina propria APC и обычно не находятся в нижних слоях. Врожденная продукция ретиноевой кислоты и TGF-β (типичная для DCs, ассоциированных с кишечником) индуцирует экспрессию молекул, направляющихся в кишечник, и способствует переключению IgA во время созревания B-клеток в фолликулах. DCs также направляют Treg и обычные IELs к получению их окончательного фенотипа зрелых эффекторных клеток в кишечнике. [26]

Другие животные

Адаптивный иммунитет , опосредованный антителами и Т-клетками , встречается только у позвоночных . В то время как у всех из них есть лимфоидная ткань, связанная с кишечником, и у подавляющего большинства есть версия селезенки и тимуса , не у всех позвоночных есть костный мозг , лимфатические узлы или зародышевые центры , что означает, что не все позвоночные могут генерировать лимфоциты в костном мозге. [3] Это различное распределение адаптивных органов в разных группах позвоночных предполагает, что GALT является самой первой частью адаптивной иммунной системы у позвоночных. Было высказано предположение, что из этого существующего GALT и из-за давления, оказываемого комменсальными бактериями в кишечнике, которые коэволюционировали с позвоночными, более поздние специализации, такие как тимус, селезенка или лимфатические узлы, появились как часть адаптивной иммунной системы . [2]

Дополнительные изображения

Ссылки

  1. ^ Janeway Jr CA, Travers P, Walport M, Shlomchik MJ (2001). "Иммунная система слизистой оболочки". Иммунобиология: иммунная система в здоровье и болезни (5-е изд.). Нью-Йорк: Garland Science. ISBN 978-0-8153-3642-6.
  2. ^ abcd Murphy K, Janeway Jr CA (2011). Иммунобиология Janeway (Immunobiology: The Immune System (Janeway)) . Garland Science. ISBN 978-0-8153-4243-4. OCLC  733935898.
  3. ^ аб Голдсби Р.А., Осборн Б.А., Киндт Т.Дж., Куби Дж. (2007). Куби Иммунология . У. Х. Фриман. ISBN 978-0-7167-6764-0. OCLC  68207318.
  4. ^ Vighi G, Marcucci F, Sensi L, Di Cara G, Frati F (сентябрь 2008 г.). «Аллергия и желудочно-кишечная система». Clinical and Experimental Immunology . 153 (Suppl 1): 3–6. doi :10.1111/j.1365-2249.2008.03713.x. PMC 2515351. PMID  18721321 . 
  5. ^ ab Helander HF, Fändriks L (июнь 2014 г.). «Площадь поверхности пищеварительного тракта — пересмотр». Scandinavian Journal of Gastroenterology . 49 (6): 681–9. doi :10.3109/00365521.2014.898326. PMID  24694282. S2CID  11094705.
  6. ^ Slomianka L. "Blue Histology - Gastrointestinal Tract". Факультет анатомии и биологии человека . Университет Западной Австралии . Получено 30 января 2017 г.
  7. ^ Old JM, Deane EM (2001). «Гистология и иммуногистохимия лимфоидной ткани кишечника восточного серого кенгуру, Macropus giganteus». Журнал анатомии . 199 (6): 657–662. doi :10.1046/j.1469-7580.2001.19960657.x. PMC 1468383. PMID  11787819 . 
  8. ^ Old JM, Deane EM (2002). «Иммуногистохимия лимфоидных тканей таммарского валлаби, Macropus eugenii». Журнал анатомии . 203 (3): 257–266. doi :10.1046/j.1469-7580.2002.00090.x. PMC 1570915. PMID  12363276 . 
  9. ^ Old JM, Selwood L, Deane EM (2003). "Гистологическое исследование лимфоидных и иммуногематопоэтических тканей взрослого полосатого даннарта ( Sminthopsis macroura )". Клетки Ткани Органы . 173 (2): 115–121. doi :10.1159/000068946. PMID  12649589. S2CID  46354564.
  10. ^ Old JM, Carman RL, Fry G, Deane EM (2001). «Иммунные ткани находящегося под угрозой исчезновения краснохвостого phascogale (Phascogale calura)». Журнал анатомии . 208 (3): 381–387. doi :10.1111/j.1469-7580.2006.00530.x. PMC 2100243. PMID  16533320 . 
  11. ^ Old JM, Deane EM (2002). «Лимфоидные ткани, связанные с кишечником северного бурого бандикута ( Isoodon macrourus )». Developmental and Comparative Immunology . 26 (9): 841–848. doi :10.1016/S0145-305X(02)00031-9. PMID  12377223.
  12. ^ Borthwick CR, Young LJ, Old JM (2013). «Развитие иммунных тканей и у детенышей сумчатых сумок». Журнал морфологии . 275 (4): 822–839. doi :10.1111/vcp.12094. PMID  24152200.
  13. ^ Old JM, Deane EM (2003). «Обнаружение зрелых Т- и В-клеток во время развития лимфоидных тканей таммарского валлаби (Macropus eugenii)». Журнал анатомии . 203 (1): 123–131. doi :10.1046/j.1469-7580.2003.00207.x. PMC 1571143. PMID  12892411 . 
  14. ^ Old JM, Selwood L, Deane EM (2004). «Развитие лимфоидных тканей полосатолицего даннарта (Sminthopsis macroura)». Клетки Ткани Органы . 175 (4): 192–201. doi :10.1111/j.0021-8782.2004.00310.x. PMC 1571326 . PMID  15255959. 
  15. ^ Old JM, Selwood L, Deane EM (2004). «Появление и распределение зрелых Т- и В-клеток в развивающихся иммунных тканях полосатолицего даннарта (Sminthopsis macroura)». Журнал анатомии . 205 (1): 25–33. doi :10.1111/j.0021-8782.2004.00310.x. PMC 1571326. PMID  15255959 . 
  16. ^ Borthwick CR, Old JM (2016). «Гистологическое развитие иммунных тканей сумчатого, краснохвостого phascogale (Phascogale calura)». Anatomical Record . 299 (2): 207–219. doi : 10.1002/ar.23297 . PMID  26599205. S2CID  26070813.
  17. ^ Иммунология. Мейл, Дэвид К., 1954- (8-е изд.). [США]: Elsevier/Saunders. 2013. ISBN 978-0-7020-5028-2. OCLC  814034128.{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка )
  18. ^ abc Wang L, Zhu L, Qin S (октябрь 2019 г.). «Влияние микробиоты кишечника на адаптивный иммунитет слизистой оболочки кишечника». Журнал исследований иммунологии . 2019 : 4735040. doi : 10.1155/2019/4735040 . PMC 6794961. PMID  31687412 . 
  19. ^ ab Zhang H, Luo XM (март 2015 г.). «Контроль комменсальной микробиоты адаптивной иммунной системой». Gut Microbes . 6 (2): 156–60. doi :10.1080/19490976.2015.1031946. PMC 4615846 . PMID  25901893. 
  20. ^ ab Stephens WZ, Round JL (сентябрь 2014 г.). «IgA атакует возмутителей спокойствия». Cell Host & Microbe . 16 (3): 265–7. doi : 10.1016/j.chom.2014.08.012 . PMID  25211066.
  21. ^ McCoy KD, Köller Y (август 2015 г.). «Новые разработки, обеспечивающие механистическое понимание воздействия микробиоты на аллергические заболевания». Клиническая иммунология . 159 (2): 170–6. doi :10.1016/j.clim.2015.05.007. PMC 4553911. PMID  25988860 . 
  22. ^ ab Palm NW, de Zoete MR, Flavell RA (август 2015 г.). «Взаимодействие иммунной системы и микробиоты в здоровье и патологии». Клиническая иммунология . 159 (2): 122–127. doi :10.1016/j.clim.2015.05.014. PMC 4943041. PMID  26141651 . 
  23. ^ Tlaskalová-Hogenová H, Stěpánková R, Kozáková H, Hudcovic T, Vannucci L, Tučková L, et al. (март 2011 г.). «Роль микробиоты кишечника (комменсальных бактерий) и мукозального барьера в патогенезе воспалительных и аутоиммунных заболеваний и рака: вклад безмикробных и гнотобиотических животных моделей заболеваний человека». Cellular & Molecular Immunology . 8 (2): 110–20. doi :10.1038/cmi.2010.67. PMC 4003137 . PMID  21278760. 
  24. ^ abcde McDonald BD, Jabri B, Bendelac A (август 2018 г.). «Различные пути развития интраэпителиальных лимфоцитов кишечника». Nature Reviews. Иммунология . 18 (8): 514–525. doi :10.1038/s41577-018-0013-7. PMC 6063796. PMID  29717233 . 
  25. ^ ab Khairallah C, Chu TH, Sheridan BS (ноябрь 2018 г.). "Тканевые адаптации памяти и резидентные в тканях гамма-дельта-Т-клетки". Frontiers in Immunology . 9 : 2636. doi : 10.3389/fimmu.2018.02636 . PMC 6277633. PMID  30538697 . 
  26. ^ abc Faria AM, Reis BS, Mucida D (май 2017 г.). «Адаптация тканей: последствия для иммунитета и толерантности кишечника». Журнал экспериментальной медицины . 214 (5): 1211–1226. doi :10.1084/jem.20162014. PMC 5413340. PMID  28432200 . 
  27. ^ Jiao Y, Wu L, Huntington ND, Zhang X (февраль 2020 г.). «Взаимосвязь между кишечной микробиотой и врожденным иммунитетом и ее влияние на аутоиммунные заболевания». Frontiers in Immunology . 11 : 282. doi : 10.3389/fimmu.2020.00282 . PMC 7047319. PMID  32153586 . 
  28. ^ Wang S, Ye Q, Zeng X, Qiao S (2019-03-18). "Функции макрофагов в поддержании кишечного гомеостаза". Журнал исследований иммунологии . 2019 : 1512969. doi : 10.1155/2019/1512969 . PMC 6442305. PMID  31011585 . 

Внешние ссылки