Kuinka luminaalisten aineiden kulkeutumista lamina propriossa hallitaan?

Huolimatta fyysisen esteen esiintymisestä limakerroksen ja epiteelin suhteen on jo pitkään ymmärretty, että SI-villan epiteelin taustalla oleva immuunijärjestelmä ei ole tietämätön luminaalisisällöstä, vaan valvoo jatkuvasti sisältöä edistääkseen suvaitsevaisuutta vaarattomille luminaalisille antigeeneille vakaassa tilassa.39 Tämä prosessi, oraaliseksi toleranssiksi kutsutaan perifeerisesti johdettujen indusoitujen T-säätelysolujen (iTregs) indusointi luminaaliantigeeneille, jotka kykenevät sitten tukahduttamaan ja estämään tulehdusreaktiot. 40,41,42 Tämän prosessin alkuvaihe on luminaalisen hankinta antigeenit antigeeniä esittelevillä soluilla (APC) LP.43,44: ssä on tunnistettu useita reittejä, joilla luminaaliset aineet voivat kulkea epiteelin mukaan lukien parasellulaarinen vuoto, läpäisevyys, M-solut ja transepiteliaalisten dendriittien (TED) laajentuminen LP-APC: llä. johtaa suvaitsevaisuuden indusointiin. Luminaaliset aineet voivat kulkea epiteelisoluja transcellulaarisesti M-solujen endosytoosin jälkeen, vaikka M-solut ovat harvinaisia follikkeliin liittyvän epiteelin ulkopuolella SI: ssä ja distaalisessa paksusuolessa, jossa sietokyky luminaalisille aineille indusoituu vakaan tilan aikana. 48,49 Lisäksi suolen epiteelin solujen on osoitettu endosytoivan luminaalisia aineita, vaikka tämän uskotaan enimmäkseen vaikuttavan ravinteiden imeytymiseen. 50 TED-pidennystä ei tarvita suun kautta tapahtuvaan suvaitsevaisuuteen, koska suullinen suvaitsevaisuus indusoidaan hiirillä, joilta puuttuu TED, 44,51 ja suun toleranssi indusoidaan luminaaliseen aineet distaalisessa paksusuolessa, jossa TED: n muodostumista ei ole havaittu.52,53 Sitä vastoin TED: t indusoituvat mikrobien tunnistuksella ja lisääntyvät enteerisen infektion aikana, mikä viittaa TED: n laajentumiseen mekanismina LP-APC: ille suoraan luminaalisten bakteerien näytteille tai vaihtoehtoisesti TED jatkaminen voi olla askel APC-solujen siirtymisessä onteloon eristämään patogeenisiä bakteereja. 54,55,56,57,58

Toisin kuin Näiden reittien perusteella on näyttöä siitä, että luminaalisen antigeenin GC-kuljetus LP-APC: iin tukee toleranssia vakaassa tilassa. Useissa tutkimuksissa on havaittu, että GC: t ovat endosyyttisiä ja kykenevät imemään luminaalisia aineita; 59, 60, 61, 62, kuitenkin vasta äskettäin ymmärrettiin, että tämä prosessi voisi johtaa luminaalisten aineiden siirtymiseen LP-APC: iin tavalla, joka kykenee indusoimaan adaptiiviset immuunivasteet.63 Tämä prosessi, jota kutsutaan GAP: n muodostumiseksi, tapahtuu SI: ssä ja distaalisessa paksusuolessa vakaassa tilassa, ruoansulatuskanavan kohdissa, joissa indusoituu toleranssi luminaalisiin antigeeneihin, 53,64, mutta ei aikuisen proksimaaliseen paksusuoleen , jossa sietokykyä luminaalisille aineille ei indusoida vakaassa tilassa.64 Lisäksi kommensaalisten bakteeriantigeenien sietokyvyn induktio vieroitusta edeltävässä ruoansulatuskanavassa vaati GC: itä ja GAP: itä.65 Vaikka nämä havainnot eivät vielä ole tutkittuja, ne viittaavat siihen, että GC: t ja GAP: t voivat tarvitaan myös ruokavalion antigeenien suvaitsevaisuuden indusoimiseksi vieroituksen jälkeen. Muut havainnot, jotka ovat yhdenmukaisia GAP: iden kanssa, ovatreitti, joka edistää toleranssia luminaalisiin antigeeneihin, keskittyvät GAP: n muodostumisen tiukan säätelyn ympärille. GAP: t indusoidaan ACh: lla, joka vaikuttaa GC: llä ilmentyneeseen muskariiniseen ACh-reseptoriin 4 (mAChR4), joka laukaisee mukiinirakeiden vapautumisen yhdisteen eksosytoosin kautta. 66 GAP: n muodostumista ei liitetty ärsykkeisiin, jotka indusoivat GC: n eritystä primaarisen eksosytoosin avulla. 35,37,63 , 67 Erittymistä estävien aineiden erilainen kyky indusoida GAP: n muodostumista osoittaa, että GC: t voivat erittää limaa esteen ylläpitämiseksi eivätkä altista immuunijärjestelmää luminaalisille aineille. GAP: n muodostumisen yhdistäminen yhdistelmäeksosytoosiin, mutta ei primäärisen eksosytoosin kautta eritystä indusoiviin ärsykkeisiin, voi olla mekanismi, joka sallii GC: n ylläpitää limanestettä olosuhteissa, joissa immuunijärjestelmän altistuminen luminaalisisällölle olisi epäedullista. Tämän uskotaan olevan tilanne aikuisen proksimaalisessa paksusuolessa, jossa limaneste pysyy yllä, mutta GAP: n muodostuminen on harvinaista ja GC: t ovat vähemmän reagoivia ACh: een. 37

On osoitettu, että eritysepiteelisolu tyypin enteroendokriinisolut voivat endosytoida luminaalisia antigeenejä. 61 Vielä on nähtävissä, voivatko muut erityssolut, kuten Paneth-solut, myös endosytoida luminaalisia aineita, ja jos nämä solut voivat myös myötävaikuttaa antigeenien latautumiseen LP-APC-soluihin ja indusoida limakalvovasteita .

Mikä on GAP: iden rooli?

GAP: n muodostumista on arvioitu koko ohutsuolessa ja paksusuolessa sekä koko hiiren elämässä.GAP: itä havaittiin myös terveillä ihmisen jejunaaliresektioilla, jotka saatiin bariatrisen leikkauksen kohteena olevilta potilailta. suoliston lamina propriassa (LP) osana normaalia fysiologiaa hiirillä ja ihmisillä.

Kuinka GAP: itä säädellään ohutsuolessa?

GC: itä on läsnä suolen epiteelissä varhaiset päivät syntymän jälkeen; 68,69, kuitenkin, GAP: t muodostuvat vasta myöhemmin elämässä, SI: stä noin 18. päivään mennessä. Tätä ennen GAP: n muodostumista estää epidermaalisen kasvutekijän reseptorin (EGFR) fosforylaatio GC: ssä, mikä johtaa p42 / p44 MAPK: n aktivaatioon tukahduttamalla GC: iden kyky reagoida ACh: iin muodostamaan GAP: itä (taulukko 1) .37 Ennen EGFR: n suoran ligaation vieroittamista kasvutekijöillä, kuten EGF, estettiin GAP: n muodostumista. Nämä kasvutekijät voivat erittyä äidinmaitoon ja niiden pitoisuus suolen ontelossa on varhaisessa iässä korkea, ja ne ovat myös välttämättömiä suoliston asianmukaiselle kasvulle alkuvaiheessa ja suojaksi taudinaiheuttajien aiheuttamilta kudosvaurioilta. 70,71,72

Elämänpäivän (DOL) 18 jälkeen GAP: n muodostuminen SI jatkuu koko aikuisikään. GAP: n muodostumista ja antigeenin kulkeutumista SI: ssä ei aktivoi eikä estä kommensaalinen mikrobiota, 37,53, eikä GAP: n muodostumisessa SI: ssä ole muutoksia bakteereettomissa hiirissä tai hiirissä antibiooteilla.37 Patogeenisten infektioiden aikana GAP: n muodostuminen SI: ssä estyy, 73 lopettaa antigeenin kulkeutumisen SI LP: hen lisääntyneen ahdistuksen aikana. GAP: iden estäminen Salmonella-infektion aikana vaati EGFR-reitin Myd88-aktivaatiota IL1-reseptoriin vaikuttavan IL1β: n kautta. 74 GAP: n esto Salmonella-infektion aikana oli nopeaa ja välttämätöntä Salmonellan lisääntyneen leviämisen estämiseksi tyhjentäviin imusolmukkeisiin, koska Salmonella pystyi Käytä myös GAP: itä sisäänkäynnin portaalina. 73 Listeria monocytogenesin on myös osoitettu liittyvän GC: iin päästäkseen epiteelin ohitse75 ja Citrobacter rodentium infektoivat suoraan paksusuolen GC: t, 76 mikä viittaa siihen, että useat bakteerilajit voivat käyttää GAP: itä pääsyportaalina.

Kuinka GAP: itä säännellään proksimaalisessa paksusuolessa?

Mielenkiintoista on, että GAP: n muodostumista esiintyy proksimaalisessa paksusuolessa vain lyhyen ajanjakson ajan DOL 10: n ja vieroituksen välisenä aikana (noin DOL 21) (taulukko 1 65 Ennen DOL 10: ää GAP: n muodostuminen estettiin EGFR: stä riippuvaisella tavalla, samankaltaisella tavalla kuin SI, ja Myd88: n aktivaatio TLR: llä johti EGFR: stä riippuvaan GAP: n muodostumisen estoon vieroituksen jälkeen vastauksena mikrobiota pre esim. spesifisissä taudinaiheuttajista vapaana pidetyissä hiirissä. antigeenit antigeenispesifisen suvaitsevaisuuden indusoimiseksi suolistobakteereille.65

Ehkä yhtä tärkeinä tai tärkeämpinä kuin GAP: n muodostumista indusoivat ärsykkeet ovat reitit, jotka estävät GAP: n muodostumista ja antigeenin kulkeutumista epäsuotuisissa tilanteissa. Läsnä ollessa epäasianmukaisesti muodostuneet proksimaalisen paksusuolen GAP: t sallivat kommensaalisten ja patogeenisten bakteerien siirtymisen. 53,73,77 Lisäksi GAP-eston ohittaminen näissä tilanteissa johtaa tulehdusvasteisiin. 65,73,77

Kuinka GAP: itä säädellään distaalisessa paksusuolessa?

Vieroituksen jälkeinen mikrobiota ei estänyt GAP: n muodostumista distaalisessa paksusuolessa, jolloin se erottui proksimaalisesta paksusuolesta (taulukko 1). ei liittynyt GAP: iden läsnäoloon distaalisessa paksusuolessa.53 Vaikka sitä ei ole tutkittu, GAP: iden läsnäolo distaalisessa paksusuolessa ja bakteerien translokaation puute saattaa kuitenkin johtua distaalisen paksusuolen tiheästä limakerroksesta, mikä voi vähentää GC: n altistuminen mikrobeille ja mikrobituotteille antaa GC: n reagoida ACh: iin muodostamaan GAP: itä ja estää mikrobeja pääsemästä GC: iin. Koska tolerogeeniset vasteet voidaan indusoida distaalisen paksusuolen kautta, on vielä nähtävissä, mitkä mahdolliset säätelymekanismit voivat hallita GAP: n muodostumista ja antigeenin kulkeutumista distaalisessa paksusuolessa.

Koko elämän ajan GAP-esto EGFR-fosforylaation kautta tarjoaa tyylikkään säätelyreitin, jossa käytetään samanlaista estosignaalia, erillisten säätelyligandien avulla, jotka määrittävät ajan, jolloin antigeenin luovutus on toivottava tapahtuma. Siten useat reitit tarjoavat tiukan kontrollin GAP: n muodostumiselle ja luminaaliselle antigeenialtistukselle, jotta rajoitetaan epäasianmukaisia tulehdusvasteita epäedullisissa tilanteissa ja sallitaan luminaalinen antigeenialtistus, kun se on hyödyllistä (taulukko 1).

GC: n vuorovaikutus immuunisolujen kanssa

LP sisältää useita APC-populaatioita78, 79, joilla on erilliset toiminnot, jotka ovat välttämättömiä sopiville immuunivasteille luminaalisille aineille. Alkuperäisten tutkimusten mukaan GAP: t toimittivat ensisijaisesti luminaalisia antigeenejä SI CD103 + DC: ille, mutta myös 63 CX3CR1 + APC: n on havaittu olevan vuorovaikutuksessa GAP: iden kanssa ja saaneet niistä luminaalisia aineita.53 Kun paksusuolen GAP muodostettiin ohittamalla GAP: n estoreitit vieroituksen jälkeisissä hiirissä, APC: t nähtiin vuorovaikutuksessa paksusuolen GAP: iden kanssa, ja ne ladattiin bakteereilla, jotka siirtyivät GAP: iden kautta. 37,53,77 Koska useat APC-populaatiot ovat vuorovaikutuksessa suolistossa olevien GAP: iden kanssa ja saavat niistä antigeenia, on vielä nähtävissä, onko olemassa tekijöitä spesifinen APC-populaatio GC: ille antigeenin hankkimiseksi oraalisen toleranssin indusoimiseksi, koska tiettyjen APC-populaatioiden, kuten CD103 + APC: n, uskotaan soveltuvan paremmin tolerogeenisten vasteiden indusointiin.80

CD103 + LP-APC retinaldehydidehydrogenaasin (ALDH1) ilmentyminen on välttämätöntä all-trans-retinoiinihapon (ATRA) tuottamiseksi.81 ATRA: n tuotannolla on useita rooleja limakalvon immuunivasteissa luminaaliselle muurahaiselle. igeenit, mukaan lukien IgA-vasteiden edistäminen, suolistomolekyyliekspression merkitseminen lymfosyytteihin ja indusoimalla Tregs. 82,83,84 In vivo -tutkimukset paljastivat, että ALDH: n CD103 + LP-APC: n ilmentyminen riippui epiteeliin rekrytoinnista ja solun retinoli-epiteelin ilmentymisestä. sitova proteiini II (CRBPII) .85,86

Vuorovaikutuksen aikana APC: iden kanssa GC: t siirtävät GC-tuotteita yhdessä luminaalisten antigeenien kanssa APC: iin.63 Tämä GC-tuotteiden siirtyminen APC: iin saattaa painaa APC: itä, joilla on limakalvo-ominaisuuksia. Yhden tällaisen GC-tuotteen, MUC2, on ehdotettu merkitsevän APC: t tulehdusta estävällä geenin allekirjoituksella, joka vaaditaan oraaliseen toleranssiin, 87 mikä viittaa siihen, että kun APC: t hankkivat luminaalisia antigeenejä GAP: ilta, ne hankkivat myös tolerogeenisiä signaaleja. APC: iden ja epiteelin välisten vuorovaikutusten häiritseminen vähensi GC-tuotteiden siirtymistä APC: iin ja vähensi sen jälkeen APC: n aiheuttamaa limakalvovastetta.85 Onko CX3CR1 + APC: ille, joka suurimmaksi osaksi ei ekspressoi ALDH: ta, on myös painettu erityisiä ominaisuuksia vuorovaikutuksessa GC: n kanssa

Seuraava immuunivaste, joka seuraa antigeenien hankintaa APC: ltä, orkestroidaan sytokiinien, kemokiinien ja muiden proteiinien erityksen kautta, joka perustuu APC: n antigeeneiltä vastaanottamiin signaaleihin88,89 ja kudosympäristö.90 Erittyvät sytokiinit ja kemokiinit rekrytoivat soluja ja ohjaavat efektorisolujen erilaistumista säätelemällä antigeenialtistusta seuraavan immuunivasteen tyyppiä ja voivat tulla useista solutyypeistä, mukaan lukien GC: t. C. rodentium -infektion aikana enterohemorragisen Escherichia coli -infektion hiirimalli, RCM: ää erittyy basolateraalisesti, seerumista löytyy ja toimii kemoattraktanttina, joka rekrytoi CD4-T-soluja paksusuoleen LP.91 Lisäksi RELM- β tukee IL-22-tuotantoa infektioiden aikana, mikä auttaa edistämään kudosten korjaamista ja palauttamista, mikä osoittaa, että RELM-β voi suorittaa useita sytokiinien ja kemokiinien kaltaisia toimintoja taudinaiheuttajainfektioiden ratkaisemiseksi. Toinen GC-tuote, trefoil-tekijä 3, TFF3 on tärkeä tulehduksen lieventämisessä, mikä auttaa kudosten korjaamis- ja palautumisprosessissa, 76,92 ja TFF3: n tuotanto voidaan laukaista mikrobitunnistuksella TLR2-stimulaation avulla.93 Vaikka se on edelleen voidaan nähdä, erittävätkö suolistossa olevat GC: t sytokiinit immuunivasteiden aikana in vivo, GC: t ilmentävät mRNA: ta monille sytokiinille, kuten IL13, IL18, IL15, IL6, IL7, IL17 ja IL25, ja kemokiinien eotaksiini, CCL6, CCL20, CCL9 (MIP1γ), 37,85,94, jälkimmäisen on osoitettu houkuttelevan APC: itä epiteeliin.95 Siten liukoisten tekijöiden erityksen kautta GC: t auttavat muokkaamaan ja hallitsemaan immuunivasteita.

Voivatko GC: t muissa limakalvon pinnat muodostavat GAP: itä?

Suoliston GC: t kontrolloivat immuunivasteita säätelemällä antigeenialtistusta liman erityksen kautta esteen ylläpitämiseksi, luminaalisen antigeenin kulkeutumisen ja vuorovaikutuksen kanssa epiteelin taustalla olevien APC: iden kanssa. Joitakin näistä toiminnoista on havaittu muissa limakalvopinnoissa olevissa suonikalvoissa on kuitenkin vielä nähtävissä, jos muiden limakalvopintojen GC: llä on kyky muodostaa GAP: itä ja toimittaa antigeenejä APC: ille.Vaikka ei ole tutkittu, on kiehtovaa spekuloida suoliston GC: n ja muilla limakalvojen pinnoilla olevien GC: iden kesken jaettujen ominaisuuksien perusteella, että GAP-toiminto voi esiintyä muissa kohdissa. GAP: n muodostuminen ruoansulatuskanavassa liittyy yhdisteen eksosytoosin kautta tapahtuvaan eritykseen, 37 ominaisuus, jonka GC: t jakavat hengitysteiden epiteelissä ja sidekalvossa. Lisäksi yhdisteen eksosytoosia indusoivat ärsykkeet näillä pinnoilla ovat samanlaisia kuin yhdisteen eksosytoosia indusoivat suoliston GC: t. aktivointi hengitysteiden GC-soluissa johtaa EGFR-transaktivaatioon, 100 mikä osoittaa, että suolistossa GAP: ta säätelevät reitit ovat läsnä ja toimivat muiden limakalvopintojen GC-soluissa. antigeenejä, koska tämä sallii yhden solun pääsyn onteloon ja LP: n APC: iin, mikä sallii GC: n ottaa suoraan vastaan ja toimittaa luminaalisia antigeenejä APC: ille. Silmän epiteelin sidekalvo on myös yksinkertainen pylväsepiteeli, ja vuorovaikutusta sidekalvon GC: n ja APC: n välillä on kuvattu, 101 mikä viittaa siihen, että GC-välitteistä antigeenin kulkeutumista APC: ille tällä limakalvon pinnalla voi myös esiintyä. Samoin kuin suolistossa, GC: n menetys tai heikentynyt mucinin eritys sidekalvossa johtaa tulehdusreaktioihin, 102 103 96, mikä vastaa sidekalvon GC: n roolia suvaitsevaisuuden ylläpitämisessä. Mielenkiintoista on, että silmän GC: t erittävät TGFβ2: ta ja ekspressoivat CD36: ta, mikä on välttämätöntä TGFβ2: n aktivoimiseksi. Muut silmän GC: t voivat painaa tolerogeenisen fenotyypin APC: iin, 101 mikä osoittaa, että sidekalvon GC: t voivat painaa APC: itä tolerogeenisen fenotyypin kanssa antigeenejä toimitettaessa. Sidekalvo sisältää lisäksi kommensaalikasvuston, 104 ja samanlaista kuin suoliston GC, sidekalvon GC: t reagoivat mikrobistimulaatioon, 105 mikä viittaa edelleen siihen, että suoliston GC: llä ja sidekalvon GC: llä voi olla rinnakkaisia rooleja immuunivasteissa.

Vaikka ylempien hengitysteiden epiteeli ei ole yksinkertainen pylväsepiteeli, se on pseudostratifioitu epiteeli, jossa epiteelisolujen ytimet eivät ole samassa tasossa, mutta kaikki epiteelisolut ovat yhteydessä tyvikalvoon ja voivat olla yhteydessä luumeniin .106 Siten pseudostratisoitu epiteeli saattaa silti sallia ylemmän hengitysteiden GC: n pääsyn sekä peruskalvon alapuoliseen onteloon että immuunisoluihin antigeenin luovutusta varten. Lisäksi APC: t ovat läheisessä kosketuksessa ylemmän hengitysteiden epiteelin, 107 kanssa ja lisääntynyt GC: n erilaistuminen johtaa APC: n rekrytointiin hengitysteiden epiteeliin, 108 mikä viittaa siihen, että GC: n läsnäolo saattaa rekrytoida APC: itä, jotka helpottavat vuorovaikutusta ja antigeenin siirtoa. Lisäksi hengitysteiden GC: t erittävät useita sytokiineja ja kemokiineja, rekrytoivat immuunisoluja ja muokkaavat immuunivastetta hengitettäville antigeeneille, 108 109 110 ehdottaa, että kuten suoliston GC: t, ylemmät hengitysteiden GC: t voivat toimittaa antigeenejä APC: ille ja ohjata immuunivasteen fenotyyppiä. Suolen ja sidekalvon tavoin keuhkolla on oma ainutlaatuinen, vaikkakin rajoitettu mikrobiota, 111 joka voi muuttua dysbioottiseksi ja laajentua taudissa tai satamapatogeeneissä ja edustaa potentiaalista vaaraa. immuunivasteet sisäänhengitetyille antigeeneille.

Vaikka tässä katsauksessa on keskitytty GC: n rooliin homeostaasin ylläpitämisessä, on syytä huomata, että GC: t voivat myös vaikuttaa taudin patogeneesiin. Pikarisolujen liikakasvu on tunnusmerkki Th2-vasteille sekä suolistossa että keuhkoissa, ja IL-13: n ohjaama molemmissa elimissä. Tämä prosessi on tärkeä helminttien karkottamiseksi ja hengitysteiden suojaamiseksi lisääntyneen limanerityksen kautta; 114, 115, 116, lisääntynyt liman tuotanto on kuitenkin myös myötävaikuttava tekijä astman ja kroonisen obstruktiivisen keuhkosairauden patogeneesissä.117 Ei tiedetä, lisääntyneet GC: t laajenevat taudin aikana on kyky muodostaa GAP: itä ja välittää antigeeniä ja vaikuttavatko nämä GAP: t homeostaattisiin vai patogeenisiin immuunivasteisiin. Kuitenkin havainnot, joiden mukaan IL-13-ohjaama GC-laajeneminen johti lisääntyneeseen Listeria monocytogenes75 -siirtymiseen, viittaavat siihen, että näillä GC: llä voi olla GAP-toiminto ja edistää tautia. GC: n laajeneminen on usein osa aktiivista infektiota tai taudin ratkaisua, jonka aikana järjestelmää ei ehkä ole suunnattu tolerogeenisiin vasteisiin. Jos GAP: itä muodostuu GC: stä GC: n laajentumisen aikana, tämä voi johtaa lisääntyneeseen antigeenin kulkeutumiseen epäasianmukaisella hetkellä, mikä edistää tulehdusreaktioita ruokavalion ja kommensaalisten bakteerien antigeenejä vastaan, mikä johtaa ruoka-aineallergiaan tai koliittiin.Lisäksi GC: n toimintahäiriö on liitetty useisiin sairauksiin, mukaan lukien tulehduksellinen suolistosairaus, kystinen fibroosi, astma, aineenvaihdunnan häiriöt, Sjögrenin oireyhtymä ja krooninen obstruktiivinen keuhkosairaus, mikä on vaikuttanut siihen, mikä osoittaa, että GC: t eivät ole aina viattomia sivullisia ja voivat olla aktiivisia taudin osallistujia patogeneesi.