Jak je kontrolován přísun luminálních látek do lamina propria?

I přes přítomnost fyzické bariéry v důsledku vrstva hlenu a epitel, bylo dlouho oceňováno, že imunitní systém, který je základem vilózního epitelu SI, nezná luminální obsah, ale místo toho nepřetržitě sleduje obsah, aby podporoval toleranci k neškodným luminálním antigenům v ustáleném stavu.39 Tento proces, označovaná jako orální tolerance, zahrnuje indukci periferně odvozených T regulačních buněk (iTregs) specifických pro luminální antigeny, které jsou poté schopné potlačit a předcházet zánětlivým reakcím.40,41,42 Počáteční krok v tomto procesu je získání luminálního antigeny buňkami prezentujícími antigeny (APC) v LP.43,44 Bylo identifikováno více cest, kterými mohou luminální látky procházet epitelem, včetně paracelulárního úniku, transcellu lar permeabilita, M buňky a prodloužení transepiteliálních dendritů (TED) o LP-APC. 45,46 Paracelulární únik je spojen a vyvolán zánětem, 47 což naznačuje, že zatímco luminální látky mohou procházet epitelem paracelulárním únikem, nemusí to tak být vést k navození tolerance. Luminální látky mohou transcelulárně procházet epiteliálními buňkami po endocytóze M buňkami, ačkoli M buňky jsou vzácné mimo folikulárně spojený epitel v SI a distálním tlustém střevě, kde je v ustáleném stavu indukována tolerance k luminálním látkám.48,49 Navíc střevní epitel Bylo prokázáno, že buňky endocytizují luminální látky, i když se předpokládá, že to většinou přispívá k absorpci živin. 50 TED prodloužení není nutné pro orální toleranci, protože orální tolerance je indukována u myší bez TED, 44,51 a orální tolerance je vyvolána látky v distálním tlustém střevě, kde tvorba TED nebyla pozorována.52,53 Naproti tomu TED jsou indukovány mikrobiálním snímáním a zvyšují se během enterické infekce, což naznačuje prodloužení TED jako mechanismus pro LP-APC k přímému vzorkování luminálních bakterií, nebo alternativně TED rozšíření může být krokem v migraci APC do lumenu k sekvestraci patogenních bakterií.54,55,56,57,58

Na rozdíl od th Z těchto cest existují důkazy, které naznačují, že transport luminálního antigenu GC k LP-APC podporuje toleranci v ustáleném stavu. Několik studií zjistilo, že GC jsou endocytické a jsou schopné přijímat luminální látky; 59,60,61,62, avšak teprve nedávno bylo oceněno, že tento proces může vést k přenosu luminálních látek na LP-APC způsobem schopným vyvolat adaptivní imunitní odpovědi.63 Tento proces, označovaný jako tvorba GAP, se vyskytuje v SI a distálním tlustém střevě v ustáleném stavu, v místech v GI traktu, kde je indukována tolerance k luminálním antigenům, 53,64, ale ne v proximálním tlustém střevě dospělých , kde tolerance k luminálním látkám není indukována v ustáleném stavu.64 Kromě toho indukce tolerance na komenzální bakteriální antigeny v GI traktu před odstavením vyžadovala GC a GAP65. I když v současnosti nejsou prozkoumána, tato pozorování naznačují, že GC a GAP mohou rovněž nutné pro navození tolerance na dietní antigeny po odstavení. Další pozorování v souladu s GAP jako cestou podporující toleranci k luminálním antigenům se soustředí na přísnou regulaci tvorby GAP. GAP jsou indukovány ACh působením na muskarinový ACh receptor 4 (mAChR4) exprimovaný na GC, který spouští uvolňování mucinových granulí prostřednictvím složené exocytózy.66 Tvorba GAP nebyla spojena se stimuly vyvolávajícími sekreci GC primární exocytózou.35,37,63 „67 Diferenciální schopnost sekretagogů indukovat tvorbu GAP naznačuje, že GC mohou vylučovat hlen, aby udržovaly bariéru a nevystavovaly imunitní systém luminálním látkám. Spojení tvorby GAP se složenou exocytózou, ale nikoli se stimuly vyvolávajícími sekreci primární exocytózou, může být mechanismem, který umožňuje GC udržovat hlenovou bariéru v prostředí, kde by expozice imunitního systému luminálnímu obsahu byla nevýhodná. Předpokládá se, že jde o situaci v proximálním tlustém střevě dospělého, kde je zachována hlenová bariéra, přesto je tvorba GAP vzácná a GC méně reagují na ACh.37 Bylo prokázáno, že sekreční epiteliální buňka enteroendokrinní buňky typu mohou endocytovat luminální antigeny.61 Zbývá zjistit, zda i jiné sekreční buňky, jako jsou Panethovy buňky, mohou endocytozovat luminální látky, a pokud tyto buňky mohou také přispívat k ukládání antigenů na LP-APC a indukci slizničních odpovědí .

Jaká je role GAP?

Tvorba GAP byla hodnocena v celém tenkém střevě a tlustém střevě a po celý život myší.GAP byly také nalezeny u zdravých lidských jejunálních resekcí získaných od pacientů podstupujících bariatrickou operaci.63 I když je třeba zkoumat roli změněného metabolického stavu při tvorbě GAP, souhrnně interpretujeme tato pozorování, abychom naznačili, že GAP zavádějí do slizničního imunitního systému luminální látky ve střevní lamina propria (LP) jako součást normální fyziologie u myší a lidí.

Jak jsou regulovány GAP v tenkém střevě?

GC jsou přítomny ve střevním epitelu v první dny po narození; 68,69, GAP se však tvoří až později v životě, počínaje SI kolem 18. dne. Před tím je tvorba GAP inhibována fosforylací receptoru epidermálního růstového faktoru (EGFR) v GC, které vede k aktivaci p42 / p44 MAPK potlačující schopnost GC reagovat na ACh za vzniku GAP (tabulka 1) .37 Před odstavením přímé ligace EGFR růstovými faktory, jako je EGF, inhibovala tvorbu GAP. Tyto růstové faktory mohou být vylučovány do mateřského mléka a nalezeny ve vysoké koncentraci v lumen střeva během raného života a jsou také nezbytné pro správný růst střeva v raných dobách života a ochranu před poškozením tkání vyvolaným patogeny. 70,71,72

Po dni života (DOL) 18, tvorba mezery v SI pokračuje po celou dospělost. Tvorba GAP a dodávání antigenu v SI není ani aktivována, ani inhibována komenzální mikrobiotou, 37,53, a nedochází ke změně tvorby GAP v SI u zárodkových myší nebo u myší na antibiotikách.37 Během patogenních infekcí však tvorba GAP v SI se inhibuje, 73 zastavuje dodávku antigenu do SI LP v době zvýšené tísně. Inhibice GAP během infekce Salmonella vyžadovala aktivaci dráhy EGFR Myd88 prostřednictvím IL1β působícího na receptor IL1. 74 Inhibice GAP během infekce Salmonella byla rychlá a nezbytná k prevenci zvýšené diseminace Salmonella do drenážních lymfatických uzlin, protože Salmonella dokázala používejte GAP jako portál vstupu.73 Bylo také prokázáno, že Listeria monocytogenes se sdružuje s GC za účelem získání vstupu přes epitel75 a Citrobacter rodentium přímo infikuje GC tlustého střeva, 76 což naznačuje, že více druhů bakterií může používat GAP jako portál vstupu.

Jak jsou regulovány GAP v proximálním tlustém střevě?

Je zajímavé, že k tvorbě GAP dochází v proximálním tlustém střevě pouze na krátkou dobu, mezi DOL 10 a odstavením (kolem DOL 21) (tabulka 1 ) .65 Před DOL 10 byla tvorba GAP inhibována způsobem závislým na EGFR, podobně jako SI, a aktivace Myd88 pomocí TLR vedla k EGFR-závislé inhibici tvorby GAP po odstavení v reakci na mikroflóru prese u specificky chovaných myší bez specifických patogenů.37,65 Taková zřetelná období regulace GAP a expozice luminálnímu antigenu v proximálním tlustém střevě mohou představovat odlišné fáze imunitního vývoje definováním intervalu před odstavením, během kterého je imunitní systém vystaven luminálnímu antigeny pro indukci antigenově specifické tolerance ke střevním bakteriím.65

Možná nebo důležitější než stimuly vyvolávající tvorbu GAP jsou cesty, které inhibují tvorbu GAP a dodávání antigenu v nepříznivých situacích. Pokud jsou přítomny, nevhodně vytvořené GAP v proximálním tlustém střevě umožnily translokaci komenzálních a patogenních bakterií.53,73,77 Navíc přepsání inhibice GAP v těchto situacích vede k zánětlivým reakcím.65,73,77

Jak jsou regulovány GAP v distálním tlustém střevě?

Tvorba GAP v distálním tlustém střevě nebyla inhibována mikrobiotou po odstavení, což ji odlišuje od proximálního tlustého střeva (tabulka 1) .53 Translokace bakterií nebyla spojena s přítomností GAP v distálním tlustém střevě. 53 I když to nebylo zkoumáno, může být přítomnost GAP v distálním tlustém střevě a přesto nedostatek bakteriální translokace způsoben hustou vrstvou hlenu v distálním tlustém střevě, což může snížit Vystavení GC mikrobům a mikrobiálním produktům umožňující GC reagovat na ACh za vzniku GAP a zabránit mikrobům v přístupu k GC. Protože tolerogenní reakce mohou být indukovány distálním tlustým střevem, zbývá zjistit, jaké regulační mechanismy, pokud existují, mohou řídit tvorbu GAP a dodávku antigenu do distálního tračníku.

Po celý život nabízí inhibice GAP prostřednictvím fosforylace EGFR elegantní regulační cestu využívající podobný inhibiční signál, přičemž samostatné regulační ligandy definují čas, kdy je dodání antigenu žádoucí událostí. Několik cest tedy poskytuje přísnou kontrolu nad tvorbou GAP a expozicí luminálnímu antigenu, aby se omezily nepřiměřené zánětlivé reakce v nepříznivých situacích a umožnila expozice luminálnímu antigenu, pokud je to výhodné (tabulka 1).

Interakce GC s imunitními buňkami

LP obsahuje několik populací APC78,79 s odlišnými funkcemi nezbytnými pro příslušnou imunitní odpověď na luminální látky. Zatímco počáteční studie uváděly, že GAP přednostně dodávají luminální antigeny SI CD103 + DC, bylo také pozorováno, že 63 CX3CR1 + APC interaguje s a získává luminální látky z GAP. 53 Když byly GAP v tlustém střevě vytvořeny obcházením GAP inhibičních drah u myší po odstavení, CX3CR1 + Bylo pozorováno, že APC interagují s tlustými GAP a byly naloženy bakteriemi, které se translokovaly prostřednictvím GAP. 37,53,77 Jelikož více populací APC interaguje s a získává antigen z GAP ve střevě, zbývá zjistit, zda existují faktory pro nábor a specifická populace APC na GC za účelem získání antigenu pro indukci orální tolerance, protože určité populace APC, jako jsou CD103 + APC, se považují za vhodnější pro indukci tolerogenních odpovědí.80

CD103 + LP-APC exprese retinaldehyddehydrogenázy (ALDH1) je nezbytná pro produkci all-trans retinové kyseliny (ATRA) .81 Produkce ATRA hraje mnoho rolí v imunitní odpovědi sliznice na luminální mravence igeny zahrnující podporu IgA odpovědí, otisk exprese molekuly naváděcího střeva lymfocyty a indukci Tregs.82,83,84 In vivo studie ukázaly, že exprese ALDH CD103 + LP-APC byla závislá na náboru do epitelu a epiteliální expresi buněčného retinolu vazebný protein II (CRBPII) .85,86

Během interakcí s APC přenášejí GC produkty GC spolu s luminálními antigeny na APC.63 Tento přenos produktů GC do APC může vtisknout APC slizniční vlastnosti. Jeden takový produkt GC, MUC2, byl navržen pro potisk APC s protizánětlivým podpisem genu požadovaným pro orální toleranci, 87 naznačuje, že když APC získávají luminální antigeny z GAP, získávají také tolerogenní signály. Narušení interakcí mezi APC a epitelem snížilo přenos produktů GC do APC a následně snížilo indukci slizničních odpovědí APC. 85 Ať už jsou u CX3CR1 + APC, které do značné míry neexprimují ALDH, během interakcí s GC také potištěny specifické vlastnosti. bude zkoumáno.

Následná imunitní odpověď, která následuje po získání antigenů APC, je řízena sekrecí cytokinů, chemokinů a dalších proteinů, která je založena na signálech, které APC dostávají z antigenů88,89 a tkáňové prostředí.90 Sekretované cytokiny a chemokiny přijímají buňky a řídí diferenciaci efektorových buněk, regulují typ imunitní odpovědi, která následuje po expozici antigenu, a mohou pocházet z různých typů buněk, včetně GC. Během infekce C. rodentium, myšího modelu enterohemoragické infekce Escherichia coli, je RELM-β vylučován bazolaterálně GC, lze jej najít v séru a funguje jako chemoatraktant přijímající CD4 T buňky do tlustého střeva LP.91 Navíc RELM- β podporuje produkci IL-22 během infekcí, což pomáhá podporovat opravu a obnovu tkání, což naznačuje, že RELM-β může plnit různé funkce podobné cytokinům a chemokinům, které pomáhají řešit patogenní infekce. Další produkt GC, trojlístkový faktor 3, TFF3, je důležitý pro vyřešení zánětu, pomáhá v procesu opravy a obnovy tkáně, 76,92 a produkce TFF3 může být spuštěna mikrobiálním snímáním prostřednictvím stimulace TLR2.93 I když zůstává je vidět, pokud GC ve střevě vylučují cytokiny během imunitních odpovědí in vivo, GC exprimují mRNA pro různé cytokiny, jako jsou IL13, IL18, IL15, IL6, IL7, IL17 a IL25 a chemokiny eotaxin, CCL6, CCL20, Ukázalo se, že CCL9 (MIP1γ), 37,85,94, že druhá láká APC na epitel.95 Sekrecí rozpustných faktorů tedy GC pomáhají formovat a řídit imunitní odpovědi.

Může GC působit i na jiné slizniční povrchy tvoří GAP?

Črevní GC regulují imunitní odpovědi regulací expozice antigenu prostřednictvím sekrece hlenu, aby se udržela bariéra, dodávka luminálního antigenu a interakce s APC, které jsou podkladem epitelu. Některé z těchto funkcí byly pozorovány v GC na jiných slizničních površích; zbývá však zjistit, zda GC na jiných slizničních površích mají schopnost tvořit GAP a dodávat antigeny do APC.I když není prozkoumáno, je zajímavé spekulovat na základě charakteristik sdílených mezi intestinálními GC a GC na jiných slizničních površích, že funkce GAP může existovat na jiných místech. Tvorba GAP v GI traktu je spojena se sekrecí prostřednictvím složené exocytózy37, charakteristika sdílená GC v epitelu dýchacích cest a spojivce. Kromě toho jsou stimuly vyvolávající exocytózu sloučeniny na těchto površích podobné těm, které indukují exocytózu sloučeniny ve střevních GC. 4,96,97 Dále je zajímavé, že exocytóza a sekrece v GC spojivek je regulována fosforylací EGFR, 97,98,99 a TLR. aktivace v GC dýchacích cest vede k transaktivaci EGFR, což naznačuje, že dráhy regulující GAP ve střevě jsou přítomné a funkční v GC na jiných slizničních površích.

Jednoduchý sloupcový intestinální epitel je vhodný pro dodávání luminálního antigeny, protože to umožňuje jediné buňce mít přístup k lumenu a APC v LP, což umožňuje GC přímo přijímat a dodávat luminální antigeny do APC. Spojivka v očním epitelu je také jednoduchým sloupcovitým epitelem a byly popsány interakce mezi spojivkovými GC a APC, 101 což naznačuje, že může také dojít k dodání antigenu zprostředkovaného GC do APC na tomto povrchu sliznice. Podobně jako ve střevě vede ztráta GC nebo zhoršená sekrece mucinu v spojivce k zánětlivým reakcím, 102 103 96 v souladu s rolí GC spojivky při udržování tolerance. Je zajímavé, že oční GC vylučují TGFβ2 a exprimují CD36, což je nezbytné k aktivaci TGFβ2.101. Další oční GC mohou vtisknout tolerogenní fenotyp na APC, 101 což naznačuje, že GC v spojivce mohou otiskovat APC tolerogenním fenotypem při dodávání antigenu. Spojivka navíc obsahuje komenzální flóru, 104 a podobně jako střevní GC, spojivkové GC reagují na mikrobiální stimulaci, 105 dále naznačuje, že střevní GC a spojivkové GC mohou hrát při imunitní odpovědi paralelní roli.

Zatímco epitel horních dýchacích cest v ne jednoduchém sloupcovitém epitelu, je to pseudostratifikovaný epitel, ve kterém jádra epiteliálních buněk nejsou vyrovnána ve stejné rovině, ale všechny epiteliální buňky přicházejí do kontaktu s bazální membránou a mohou navázat kontakt s lumen .106 Takže pseudostratifikovaný epitel může stále umožňovat GC v horních dýchacích cestách přístup za účelem dodávání antigenu jak k lumen, tak k imunitním buňkám pod bazální membránou. APC jsou navíc v těsném kontaktu s epitelem horních cest dýchacích, 107 a zvýšená diferenciace GC vede k náboru APC do epitelu dýchacích cest, 108 což naznačuje, že přítomnost GC může přijímat APC usnadňující interakce a přenos antigenu. Kromě toho GC dýchacích cest vylučují více cytokinů a chemokinů, získávají imunitní buňky a formují imunitní odpověď na inhalované antigeny, 108 109 110, což naznačuje, že stejně jako intestinální GC mohou GC horních cest dýchacích dodávat antigeny APC a řídit fenotyp imunitní odpovědi. Stejně jako střevo a spojivka má i plíce svou vlastní jedinečnou, i když omezenou, mikrobiotu 111, která se může stát dysbiotickou a může se rozšířit v nemoci nebo přenášet patogeny a představovat potenciální nebezpečí, 112 113 zvyšuje možnost, že GC dýchacích cest mohou také reagovat na mikrobiální signály k modulaci imunitní odpovědi na inhalované antigeny.

Ačkoli se tato recenze zaměřila na roli GC při udržování homeostázy, je třeba poznamenat, že GC mohou také přispívat k patogenezi nemoci. Hyperplazie pohárkových buněk je charakteristickým znakem Th2 odpovědí jak ve střevě, tak v plicích a je poháněna IL-13 v obou orgánech. Tento proces je důležitý pro vypuzení hlístů a ochranu dýchacích cest zvýšenou sekrecí hlenu; 114 115 116 je však také faktorem přispívajícím k patogenezi astmatu a chronické obstrukční plicní nemoci.117 Není známo, zda se zvyšující GC, které expandují během choroby mají schopnost tvořit GAP a dodávat antigen a zda tyto GAP přispívají k homeostatickým nebo patogenním imunitním reakcím. Pozorování, že expanze GC řízená IL-13 vedla ke zvýšené translokaci Listeria monocytogenes75, však naznačují, že tyto GC mohou mít funkci GAP a přispívat k onemocnění. Expanze GC je často součástí aktivní infekce nebo řešení nemoci, během níž systém nemusí být zaměřen na tolerogenní reakce. Pokud se GAP během expanze GC vytvoří z GC, mohlo by to mít za následek zvýšené dodávání antigenu během nevhodného času, které podporuje zánětlivé reakce proti dietním a komenzálním bakteriálním antigenům, což vede k potravinové alergii nebo kolitidě.Dysfunkce GC je navíc spojována s více chorobami, jako je zánětlivé onemocnění střev, cystická fibróza, astma, metabolické poruchy, Sjögrenův syndrom a chronická obstrukční plicní nemoc, a přispívá k nim, což naznačuje, že GC nejsou vždy nevinnými diváky a mohou být aktivními účastníky nemoci patogeneze.