A gyomor-bélrendszeri hám veleszületett immunitása – a régiósodás és az organoidok, mint új modell

Az emberi gyomor-bél traktus folyamatosan érintkezik a mikrobiális ingerekkel. Gátjainak biztosítaniuk kell az együttélést a kommenzális baktériumokkal, miközben lehetővé kell tenni a behatoló kórokozók megfigyelését. A kölcsönhatás középpontjában a hámréteg található, amely a test határait jelöli ki. Számos különféle veleszületett immunérzékelővel van felszerelve, mint például a Toll-szerű receptorok, amelyek gyulladásos reakciókat váltanak ki a mikrobákra. Ennek a bonyolult rendszernek a diszfunkciója gyulladással összefüggő patológiákat, például gyulladásos bélbetegséget eredményez. A sejtkölcsönhatások összetettsége, molekuláris alapja és fejlődésük azonban továbbra is kevéssé ismert. Az elmúlt években az őssejt-eredetű organoidok egyre nagyobb figyelmet kaptak, mint ígéretes modellek mind a fejlődés, mind a patológiák széles köre, köztük a fertőző betegségek tekintetében. Ezenkívül az organoidok lehetővé teszik a hám veleszületett immunitásának in vitro tanulmányozását. Ebben az áttekintésben a gasztrointesztinális epiteliális gátra és annak regionális szervezetére összpontosítunk, hogy megvitassuk a veleszületett immunérzékelést és fejlődést.

A mikrobiális ingereknek való kitettség javíthatja az immunitást, mert a mikrobiális ingerek arra késztethetik a szervezetet, hogy immunsejteket és immunmolekulákat termeljen, ezáltal serkentve a szervezet immunválaszát. Pontosabban, a mikrobiális ingereknek való kitettség aktiválhatja az immunsejteket, például a makrofágokat, a dendritikus sejteket és a természetes ölősejteket, felgyorsíthatja az immunsejtek proliferációját és differenciálódását, valamint javíthatja az immunsejtek vitalitását és betegségekkel szembeni ellenálló képességét. Ezenkívül a mikrobiális ingerek elősegíthetik a gyulladásos válaszokat és az immunrendszer szabályozását, valamint javíthatják a szervezet immunvédelmét a kórokozókkal szemben. Ezért a mikrobiális ingereknek való ésszerű expozíció elősegítheti az emberi immunitás javulását. Látható, hogy javítanunk kell az immunitást. A Cistanche jelentősen javíthatja az immunitást. A húshamu különféle biológiailag aktív összetevőket tartalmaz, például poliszacharidokat, két gombát, Huang Li-t stb. Ezek az összetevők különféle húsfajtákat stimulálhatnak az immunrendszerben. sejteket, növelve azok immunrendszerét.

Kattintson a Cistanche egészségügyi előnyei

Kulcsszavak

Gasztrointesztinális traktus. Immunitás. Regionalizáció és organoidok.

Bevezetés

A gyomor-bél traktus (GI) szükséges az élelmiszerek emésztéséhez, és a szájüregből a nyelőcsövön, a gyomoron, a vékonybélen és a vastagbélen keresztül a végbélnyílásig terjed. A GI lumenét a kommenzálisok, szimbionták és esetenként kórokozók hatalmas választéka kolonizálja. A mikrobiális kolonizáció a gyomorban kevesebb, mint 103 mikroba/ml-től a vékonybélben 103-107 mikroba/ml-ig, a vastagbélben pedig 1011-1012 mikroba/ml-ig terjed (lásd [1-3]). A mirigyes gyomortól kezdve a GI traktust egyetlen réteg oszlopos hámsejtek bélelik. Ez az epiteliális réteg különböző speciális sejtekből áll, amelyeket szorosan összekapcsolnak a junkciós fehérjekomplexek, erősítve a fizikai gátat (1. ábra).

A bél mikrobiota, valamint a lenyelt kórokozók és hámsejtek közötti kölcsönhatást mintázatfelismerő receptorok (PRR-ek), köztük Toll-like receptorok (TLR), nukleotid-kötő oligomerizációs domén (NOD)-szerű receptorok (NLR) és más citoszol receptorok (2. ábra, áttekintés: [7, 11]). Ezek a PRR-ek kulcsszerepet játszanak a mikrobákkal kapcsolatos molekuláris minták (MAMP) és a károsodással összefüggő molekuláris minták (DAMP) felismerésében. Az epiteliális sejtekben a PRR aktiválásakor a downstream jelátviteli kaszkádok különböző citokinek és kemokinek expresszióját indukálják gyulladásos útvonalakon, például az NF-κB útvonalon keresztül, hogy irányítsák a professzionális immunsejteket (lásd [8, 12–16]). A klasszikus PRR-ek mellett a közelmúltban további bakteriális aktivitás-érzékelőket fedeztek fel, például az alfa-kináz 1-et (ALPK1) [17–19]. A gyulladások, az NLR fehérjékből álló citoplazmatikus komplexek további molekuláris mintázatokat ismernek fel, például bakteriális metabolitokat (lásd [7, 9]).

A gasztrointesztinális veleszületett immunválaszoknak, beleértve a PRR-érzékelést is, egyensúlyban kell lenniük a potenciálisan káros kórokozókkal szembeni védelem iránti igény és a sokféle luminális mikrobiomnak való kitettség elviselése között. Ezért a PRR-jelátvitel kifejeződése és funkciója várhatóan nemcsak a kórokozó-érzékelésre, hanem a szövetek homeosztázisára (1. keret) és a gyulladásos betegségekre, köztük az akut gastroenteritisre, gastritisre és gyulladásos bélbetegségekre (IBD) is jelentős hatással lesz (lásd a 12., 13., 20., 21.]). Noha ezeknek a betegségeknek mindegyike teljesen eltérő patogeneziseket mutat, egy kritikus jellemzőjük van: a környezet és a test közötti interfész jelentősen megzavarodott. Mindazonáltal folyamatos vita folyik arról, hogy a bélhámrétegben bekövetkező változások, különösen azok, amelyek a veleszületett immunműködést befolyásolják, okai vagy következményei-e a fent említett betegségeknek.

A PRR jelátvitelről a legtöbb tudást a vérképző sejtek kutatásából gyűjtötték össze. Kihívást jelentett megkülönböztetni a PRR jelátvitel funkcióit a hámsejtekben a beszűrődő immunsejtek funkcióitól. A fő akadályok közé tartozik a tiszta hámsejtek izolálása és a PRR elleni megbízható antitestek előállítása. A bélhám őssejtekből származó organoidok fejlődésével mára elérhető egy redukcionista kísérleti modell, amely lehetővé teszi az elsődleges hámsejtek veleszületett immunválaszának vizsgálatát. Az organoidok az őssejtből származó, 3- dimenziós sejtkultúrák, amelyek önszerveződő képességgel rendelkeznek, és megtartják az eredeti szerv funkcióinak egy részét (pl. szekréció, szűrés, felszívódás, összehúzódás). Mivel az organoidok szövetben rezidens felnőtt őssejtekből (ASC-k) vagy pluripotens őssejtekből (PSC-kből) is termeszthetők, a sejtek nem transzformálódnak. A kétféle organoid együttesen lefedi az utánozható szervek kiterjedt repertoárját (lásd [4, 22, 23]). Mindkét technológiának megvannak a maga előnyei (lásd [4, 22, 23]). Például az ASC-eredetű organoidok tenyészetei óriási terjeszkedési potenciállal rendelkeznek, és viszonylag homogének, a PSC-eredetű organoidok pedig összetettebbek abban az értelemben, hogy nagyon eltérő fejlődési eredetű sejteket egyesítenek (pl. hám- és mezenchimális sejteket). A PSC-eredetű organoidok lehetővé teszik a fejlődési lépések elemzését, de előfordulhat, hogy nem érik el a hámrétegbe való differenciálódás teljes szintjét, amint azt in vivo találtuk [24]. A magzati szövetekből előállított ASC-eredetű organoidok lehetővé tehetik a magzati hám érésének tanulmányozását is, mivel azok a tenyészetben öregednek [24, 25].

Ez az áttekintés kiemeli az organoidokat használó tanulmányokból származó betekintést, és megvitatja ennek a technológiának a lehetőségeit az epiteliális veleszületett immunitás tanulmányozásában. A gasztrointesztinális traktus regionális szerveződésére összpontosítunk.

Regionális identitás és veleszületett immunjelátvitel a GI traktusban

Ha megvizsgáljuk a gyomor-bélrendszeri betegségeket, fontos megjegyezni, hogy ezek egy része a gyomor-bél traktus egy meghatározott szakaszára korlátozódik. Az IBD magában foglalja a Crohn-betegséget (CD) és a fekélyes vastagbélgyulladást (UC), amelyek eltérő és betegség-specifikus gyulladásmintázatot mutatnak: míg az UC a végbélben kezdődik és a vastagbélben található, a CD a GI traktus minden részét érintheti. a szájüreg a végbélnyílásig. Ezenkívül a CD-t szegmentális, nem folyamatos gyulladás jellemzi a GI traktuson belül, míg az UC-t általában a vastagbél folyamatos gyulladásaként írják le (lásd [26, 27]). A nyelőcsőben, a gyomorban és a vastagbélben a rák előfordulása magas, és a fertőzések és gyulladások elősegíthetik e rákok kialakulását és progresszióját (lásd [28, 29]). Ezzel szemben a vékonybélben nagyon ritka a rosszindulatú átalakulás (lásd [30]). Ezeknek a betegségeknek a látszólagos szegmens-specifikussága a gyomor-bél traktusban továbbra is rejtélyes, de nagy a kísértés azt feltételezni, hogy régióspecifikus eredetük az epiteliális gát funkció, a veleszületett immunitás és a nyálkahártya regeneráció szorosan kiegyensúlyozott rendszerének régióspecifikus zavaraiban gyökerezik. . Ezért érdekes kiemelni a különbségeket a GI traktuson belüli szegmensekben.

A gyomor-bél traktus több anatómiailag meghatározott szegmensből áll, amelyek fizikai funkciói jelentősen eltérnek (lásd [31]). A gyomor fő feladata a táplálék emésztése és a bejutó kórokozók gyomorsavval történő eltávolítása. A tápanyagoknak nem kell eljutniuk a gyomor hámrétegéhez; így a szervezet sokat fektet a védő nyálkahártyába, amely nemcsak a savtól, hanem a luminális tartalomtól is megvédi a hámsejteket (lásd [32, 33]). Ezzel szemben a vékonybél fő funkciója nemcsak az emésztés, hanem a tápanyagok felvétele is. Ennek megfelelően a vékonybél felülete jelentősen megnövekedett a bél lumenébe kinyúló bolyhok miatt, ahol a sejtfelszínek szorosan érintkeznek a tápanyagokkal. Az emésztés nagy része a proximális vékonybélben, a nyombélben és a jejunumban zajlik, ahol a bolyhok hosszúak és vékonyak. A jejunumban található a legmagasabb arányban az antimikrobiális peptideket szekretáló Paneth-sejtek [34], amelyek díszítik a meglehetősen laza nyálkát, ezáltal védik a hámréteget és sterilen tartják a kriptákat (lásd [35]).

A bolyhok fokozatosan rövidülnek és szélesednek az ileum felé (lásd [36]), ahol ismét a nyálka veszi át a védelem fontos részét: a legmagasabb kehelysejtek arányával az ileum vastagabb nyálkaréteggel rendelkezik, és alacsonyabb. az emésztés és a felszívódás sebessége, mint a jejunumban [34] (lásd [31]). Végül a vastagbél újra felszívja a vizet, és egy kiterjedt, vastag és kétrétegű nyálkahártyába fektet be, hogy biztonságosan elhelyezhesse a kommenzális baktériumok billióit. A vastagbélben nincsenek bolyhok, és a kripták kisebbek, mint a vékonybélben. Nincsenek Paneth-sejtek, és a serlegsejtek aránya a hámréteg 25 százalékát is elérheti [37]. Így a három bélszakasz különböző stratégiákkal rendelkezik a hámsejtek és a mikrobiota közötti biztonságos távolság fenntartására. A MAMP felismerése és az immunpályák aktiválása ennek a kölcsönhatásnak egy másik rétege, ezért ésszerű, hogy ezek a GI traktus mentén is strukturálódnak (lásd [38]). Mindazonáltal továbbra is lenyűgöző talány, hogy pontosan mi is alakítja a PRR szervezet felépítését.

Míg intuitív, hogy a regionális funkciók, például az emésztés és a tápanyagfelvétel szempontjából fontos gének a fej-kaudális tengely mentén követik a térbeli kompartmentalizációt (lásd [39]), ilyen szerveződés nem várható az epiteliális veleszületett immunjelátvitelben. Korábbi tanulmányok a PRR jelátvitel szabályozásáról számoltak be a MAMP-okkal végzett stimuláció hatására. Például a TLR4 válaszkészsége csökken a születés után, feltehetően a szülés során az LPS-nek való kitettség és a bél ezt követő kolonizációja miatt [40]. Ezenkívül a TLR9 CpG-DNS ligandjával történő stimulálása a Tlr4 expressziójának csökkenéséhez vezet, és gátolja a TLR4 jelátvitelt [41]. Így várható volt, hogy a gyomor-bél traktus mikroorganizmusaival, molekuláival és metabolitjaival való érintkezés a PRR expressziójának elnémulásához vezet a bél lumen felé (lásd [14]). Azonban az ellentmondó eredmények, amelyeket olyan technikai nehézségek okoztak, mint például a TLR-eket célzó megbízhatatlan antitestek, zavart okoztak a területen, és nem volt egyértelmű, hogy egy adott PRR kifejeződött-e vagy sem (lásd [42]). A Tlr2 és Tlr4 mRNS-ének ex vivo izolált hámsejtekben végzett korai Northern blotjai azt mutatták, hogy e két Tlr molekula expressziós szintje szegmensspecifikus volt: a Tlr2 főként a vastagbélben, míg a Tlr4 főként a gyomorban és a vastagbélben expresszálódott. A szerzők ezt nevezték " stratégiai felosztása" [43]. A közelmúltban végzett tanulmányok felfedezték, hogy a szegmens-specifikus kifejezés ezen elve túlmutat ezen a két TLR-en, és feltárta a PRR-jelátvitel rendkívül összetett regionális szerveződését, amely nem mindig követi a mikrobiális terhelést [44, 45].

A két tanulmány közül az első a Barton-csoporttól származott, és a TLR-expresszió szerveződésének több szintjét tárta fel. A csoport öt riporter egértörzset hozott létre, amelyek lehetővé tették a TLR2, 4, 5, 7 és 9 expressziós elemzését. A TLR2 és 5 expresszálódott a vékonybélben és a proximális vastagbélben, a TLR4 expresszálódott a vastagbélben és a TLR7 és 9 nem expresszálódott. Az ezekből az egerekből származó organoidokban a riporterexpresszió szorosan utánozta az in vivo expressziót, ami azt jelzi, hogy az expresszió független a mikrobiotával vagy az immunsejtekkel való érintkezéstől [45].

A második vizsgálat a GI traktus különböző szegmenseit lefedő, frissen előállított humán és egér organoidok biobankját használta: corpus, pylorus, duodenum, jejunum, ileum és colon. Az organoidok transzkripciós analízise megerősítette a Barton-csoport által közölt TLR-ek expressziós mintázatait, de emellett feltárta a TLR-ek, NLR-ek, gyulladásos komponensek és más, veleszületett immunitással kapcsolatos gének eltérő expresszióját is (3. és [44. ábra). ]). Például a Nod2 főként a gyomorban expresszálódott, míg számos gyulladásos útvonal-komponens, például az Nlrp1b, Nlrp6 és Aim2 expressziója a bélre korlátozódott. Különféle receptorok egyenletesen expresszálódnak; például a Tlr3 expressziót az egér GI traktusának minden szegmensében nagy mennyiségben, míg a Tlr5-öt minden szegmensben, de kis mennyiségben expresszálták [44]. Ennek eredményeként úgy tűnik, hogy minden szegmensnek megvan a saját, specifikus komplementere a veleszületett immunreceptorokból és jelátviteli komponensekből.

Az egér és a humán gasztrointesztinális organoidok összehasonlítása azt mutatta, hogy mindkét fajban a PRR jelátviteli komponensek komplex szerveződésének elve azonos volt, de az egyes PRR expressziós profilok eltérőek lehetnek. Néhány PRR, mint például a TLR4 és az NLRP6, hasonló mintázatú volt mindkét faj GI traktusa mentén. A TLR4 túlnyomórészt a gyomorban és a vastagbélben expresszálódott, az NLRP6 expressziója pedig a bélszakaszokra korlátozódott. Másrészt számos PRR, például a TLR1 és a TLR2 olyan mintákat mutatott, amelyek mindkét faj között különböztek. Míg az egér organoidokban mindkettő expressziója a gyomor-bél traktus mentén nőtt, és a vastagbélben volt a legmagasabb, addig a humán organoidokban a gyomorban volt a legmagasabb, és a gyomor-bél traktus mentén csökkent [44]. Ezenkívül a TLR5 expressziója magasabb volt az emberi organoidokban, a legmagasabb szintet a gyomorban figyelték meg [44].

Amint fentebb említettük, az organoidok lehetővé teszik annak tesztelését is, hogy egy adott útvonal működőképes-e a ligandum hozzáadásával, és ezt követően a downstream célgénexpresszió elemzésével. A régióspecifikus expressziós elemzést kiegészítve a tanulmány azt is megállapította, hogy az emberi és egér organoidok régió-specifikus funkciót mutatnak: az egérgyomor reagált a TLR4 ligandumra, az LPS-re, de nem reagált a TLR2 ligandumra, a PAM3CSK4-re vagy a TLR5 ligandum flagellinre az NF-szabályozás fokozásával. κB célgén Cxcl2. Az egér jejunum a PAM3CSK4-re és a flagellinre adott válaszként felszabályozta a Cxcl2-t, de nem reagált az LPS-re. Ezenkívül a vastagbél Cxcl2-t expresszált mind a három vizsgált ligandum hatására [44]. Ezzel szemben az összes régióból származó humán organoidok expresszálták a humán Cxcl2 analóg IL-8-t flagellinre válaszul, de LPS-re és PAM3CSK-ra nem [44]. Így a bélben a PRR-ek nemcsak expressziója, hanem funkciója is erősen szervezett és szegmens-specifikus. Ezeket a kísérleteket úgy végeztük, hogy az ingert az organoid táptalajhoz adtuk, így csak a bazális oldalt stimuláltuk, mivel az apikális oldal az organoidok lezárt lumenje felé néz. Más kísérletek azt mutatták, hogy még magasabb szintű a szervezettség, mivel a PRR expressziója egy szegmensen belül korlátozható bizonyos sejttípusokra vagy akár szubcelluláris helyekre, például csak a bazális kompartmentre. Ezeket az alábbiakban részletesebben vázoljuk.

A gyomor-bél traktus minden régiója kifejezi a veleszületett immungének specifikus készletét. Bár az általánosítás nehéz, a jelenlegi adatok azt sugallják, hogy a TLR-ek leginkább a gyomorban és a vastagbélben expresszálódnak, míg a vékonybélre a gyulladásos komponensek expressziója jellemző. Jelenleg a mögöttes molekuláris mechanizmus és az evolúciós előnyök nem tisztázottak.

Azt gyanítjuk, hogy a különböző bélszakaszokban a hámrétegeket lefedő fizikai és kémiai gátak egy-egy speciális fenyegetés megfigyelését igénylik. Például a gyomornak és a vastagbélnek is van egy kétrétegű, vastag nyálkahártyája, a belső nyálkahártya pedig szilárdan kapcsolódik a hámréteghez, míg a vékonybelet vékony, viszkózus nyálkaréteg borítja [46]. A nyálkarétegek eltérő felépítése valószínűleg az egyes bélszakaszok eltérő funkcióinak köszönhető (emésztés vs. tápanyagfelvétel vs. vízreszorpció). Elképzelhető, hogy a nyálka vastagsága befolyásolja az egyes helyeken szükséges PRR-ek típusát.

Speciális sejtek immunfunkcióval a hámban

Az epiteliális veleszületett immunitás régóta fennálló koncepciója a sejttípus-specifikus veleszületett immunfelismerés megléte. A védekező funkcióval rendelkező speciális hámsejtek prototípusai a microfold (M) sejtek és a Paneth sejtek, amelyeket a közelmúltban egy speciális serlegsejt, az őrserleg sejt egészített ki. Az ilyen speciális sejtek megléte rávilágít azokra a bonyolult és redundáns rendszerekre, amelyek biztosítják a tápanyagfelvétel egyensúlyát, a mikrobiotával való együttélést és a lehetséges betolakodók megfigyelését. Az organoidok irányított differenciálódása ma már lehetővé teszi ezen sejtek sejtkultúrában történő tanulmányozását is.

Az M-sejtek a Peyer-foltokat borító tüszőhöz kapcsolódó hámban helyezkednek el. Egyedülálló morfológiájúak, szabálytalan kefeszegélyekkel és csökkentett mikrobolyhos szerkezetekkel. Szerepük az, hogy a bél lumenében lévő antigéneket a hámrétegen keresztül az alatta lévő limfoid szövetbe szállítsák az immunválasz szabályozása érdekében [47]. Maguk az M-sejtek, valamint a tüszőhöz kapcsolódó hám több TLR-t is expresszálnak [48] (lásd [14]). Az M-sejteket azonban nehéz tanulmányozni, mivel nem sok van a hámszövetben, és csak a Peyer-foltok összetett szerkezetének közelében találhatók [47]. Mindazonáltal M-sejtek előállíthatók organoid tenyészetekben irányított differenciálással. Ehhez az NF-κB ligandum receptor aktivátorát (RANKL) adják a táptalajhoz, amely az M-sejt differenciálódásra jellemző SpiB transzkripciós faktort szabályozza [49]. Az NF-κB RelB alegységre genetikailag hiányos egerekből előállított organoidok nem képesek M-sejteket termelni RANKL-lel végzett stimuláció után, ami azt jelzi, hogy az NF-κB aktiválása elengedhetetlen az M-sejtek fejlődéséhez [50]. Humán organoid tenyészetben a RANKL mellett a limfotoxin és a retinsav kulcsfontosságú az M-sejtek felé történő differenciálódás indukálásához. Ezek az M-sejtek kifejezetten a bélben oldódó vírusokat, például a rotavírust és a reovírust veszik fel, ami a természetes M-sejt-funkció megfelelő fenomásolására utal organoid tenyészetekben is [51]. A jövőbeni organoid munkának folytatnia kell az epiteliális NF-κB jelátvitel, az M-sejtek fejlődése és az immunsejtekkel való kommunikáció összekapcsolódásának feltárását.

A Paneth-sejtek a kripta alján keverednek a bélrendszeri őssejtekkel, és régóta az őssejt-rekesz őrzőinek tartják őket, mivel antimikrobiális peptideket választanak ki. Például a Paneth-sejtek alfa-defenzineket választanak ki, amely folyamatról kimutatták, hogy a mikrobiális minták és a veleszületett immunmechanizmusok szabályozzák [52, 53]. Ezenkívül a NOD2, amelyet először az egér vékonybélének kripta régiójában mutattak ki [54], számos alfa-defenzin szekrécióját szabályozza a Paneth-sejtek által, ami viszont az adaptív immunitás aktiválásához vezet. A Paneth-sejtek TLR5-öt is expresszálnak, a Paneth-sejtekkel dúsított organoidok pedig különösen magas TLR5-szintet fejeznek ki. Az RNS-szekvenálás a stimuláció után feltárja, hogy míg a normál vékonybél-organoidok csak mérsékelt mennyiségben expresszálják a TLR5 downstream célgéneket flagellinnel, például NF-kB-indukált citokinekkel végzett stimuláció hatására, a nagyszámú Paneth-sejtet tartalmazó organoidok sokkal erősebbek. válasz, ami azt jelzi, hogy a Paneth sejtek a fő válaszadók a flagellinre a vékonybélben [44, 45]. A célgénexpresszióval ellentétben a Paneth-sejtek legdrámaibb válaszát (degranuláció, extrudálás és sejthalál) nem a TLR ligandumokkal történő stimuláció váltja ki, hanem a professzionális immunsejt-eredetű citokin interferon-gamma stimulációja szükséges [55]. Ezek az organoidokból származó eredmények összhangban vannak azokkal a megfigyelésekkel, amelyek a Paneth-sejtek degranulációját és extrudálását mutatják interferon-gamma stimuláció után in vivo [55]. Ez elegánsan hangsúlyozza a fékek és egyensúlyok rendszerét a hámrétegben.

A serlegsejtek fontosak a hámvédelem szempontjából, mivel glikozilált mucinokat termelnek, amelyek elengedhetetlenek a hámréteg nyálkahártyájának kialakításához (lásd [56]). Egerekben a MUC2-hiány spontán gyulladást okoz, és növeli a fertőzésekre való hajlamot [57, 58]. A közelmúltban a serlegsejtek egy részhalmazát, az úgynevezett Sentinel kehelysejteket írták le az egér vastagbélben. Szöveti explantátumok felhasználásával a vizsgálat megállapította a nyálkaréteg megvastagodását a TLR1/2, 4 és 5 ligandumok hatására, de nem a TLR9, NOD1 és NOD2 ligandumokkal [59], összhangban a Tlr 2 korábbi jelentésével. ,4 és 5 serlegsejtekben expresszálódnak [60]. A szerzők megállapították, hogy a válasz az Nlrp6 gyulladás jelenlététől is függ, és független a nyálkahártya limfocitáitól, számos kiütött egerből származó szövetek felhasználásával [59]. Egy korábbi jelentés azt is kimutatta, hogy az NLRP6 gyulladás fontos szerepet játszik a serlegsejtek nyálkakiválasztásában [61]. A képalkotás kimutatta, hogy a kripta csúcsi régióiban elhelyezkedő specifikus serlegsejtek endocitóztak fluoreszcensen jelölt LPS-t [59]. Ezek az újonnan elnevezett őrserlegsejtek nemcsak gyors degranuláción és hámkiürítésen mennek keresztül a TLR ligandumokkal végzett kezelés után, hanem kalciumjelet is továbbítanak a szomszédos sejtekhez réskapcsolatok által kialakított intercelluláris citoplazma hidakon keresztül, ami valószínűleg stimulálja a többi serlegsejteket a nyálkakiválasztás fokozására [59]. . Mind a serlegsejtek, mind a Paneth-sejtek a szekréciós vonalhoz tartoznak. Az organoidok lehetővé teszik mindkét sejtazonosság irányába történő irányított differenciálódást, így akár serlegsejtekben, akár Paneth-sejtekben erősen dúsított organoidokat eredményeznek [62]. Ezen ferde organoidok transzkriptumainak összehasonlítása segített azonosítani a differenciálódási útvonal kulcsfontosságú szabályozóit [63]. Az omikai adatok további elemzése, valamint ezen organoidok funkcionális elemzése lehetővé teszi mindkét sejttípus szerepének jobb megértését a veleszületett immunvédelemben.

Végül, magukról az őssejtekről is beszámoltak, hogy specifikus PRR-eket, például TLR4-et expresszálnak [64, 65], amelyek nem találhatók meg az egér vékonybélbolyhokon vagy a Paneth-sejteken [66]. Ezenkívül úgy tűnik, hogy az egérkriptában a Nod2 expressziójának többsége az őssejtekre korlátozódik [67]. A NOD2 ligandummal végzett stimuláció növelte az őssejtek túlélését és az organoidok képződését, ami azt jelzi, hogy a PRR-ek stimulálása közvetlenül szabályozhatja a bélhám regenerációját is.

Kétségtelen, hogy a minden sejttípust részletesebben lefedő génexpressziós atlaszok létrehozására irányuló jelenlegi erőfeszítések hamarosan teljesebb képet adnak majd a veleszületett immunjelátvitel sejtszerveződéséről a bélben és az egész testben [68–71] ].

Sejtpolaritás és oldalspecifikus veleszületett immunválaszok

Végül azt is fontos figyelembe venni, hogy a gasztrointesztinális epiteliális sejtek erősen polarizáltak, egy speciális apikális oldaluk a bél lumenje felé néz a mikrobiotával, és egy bazolaterális oldala a szövet felé néz. Homeosztázis alatt a MAMP-ok csak az apikális oldalt érik el. Ha azonban az epiteliális gát megsérül, a mikroorganizmusok a bazolaterális oldalt is megtámadhatják. Feltételezték tehát, hogy az epiteliális sejtek csak akkor tudnak szelektíven pro-inflammatorikus választ kifejteni, ha a bazolaterális oldalról stimulálják, hogy megfeleljenek a jel által jelentett fenyegetésnek. Például kimutatták, hogy a TLR9 különböző jelátviteli útvonalakat indukál, ha apikális vagy bazolaterális oldalról stimulálják rákos sejtvonalakban [72], és a TLR5 csak akkor indukálta az NF-κB válaszgént, az IL-8, ha a bazális oldalról stimulálták [73] ].
Míg a korábbi, TLR-ek elleni antitestjelöléssel végzett vizsgálatok csak az egyik oldalon specifikus expresszióról számoltak be (lásd [14, 16]), a TLR-riporter egerek HA-címkével történő festéses elemzése ezt nem erősítette meg, hanem a TLR2, 4 és 5 jelzéseket mutatta ki. receptorok a proximális vastagbél apikális és bazális oldalán, valamint néhány intracelluláris TLR4 [45]. Ezek a látszólagos különbségek valószínűleg az eltérő technikai megközelítésekből adódnak.

Az organoidok most lehetővé teszik az oldalspecifikus immunválaszok közvetlen funkcionális tesztelését, mivel a sejtpolarizáció megmarad az organoidokban. Standard körülmények között, amikor az organoidokat extracelluláris mátrixban növesztjük, az apikális oldal az organoid lumenje felé néz, a bazális oldal pedig az extracelluláris mátrix felé [74–76]. Ha extracelluláris mátrixon kívül termesztjük, a polaritás megfordulhat [77, 78]. Amikor az organoidokból származó sejteket standard sejttenyésztő felületekre, például tenyészedényekre vagy transzwell-ekre ültetjük, az apikális oldal a lyuk lumenje felé néz [44, 79–82].

Számos tanulmány organoidokat használt egyes PRR-ek általános működésének tesztelésére anélkül, hogy foglalkozna az apikális és a bazális stimuláció közötti specifikus különbségekkel. Ezek a vizsgálatok magukban foglalták az organoidok közegében lévő ingert, amely standard körülmények között a sejt bazális oldalát stimulálja. Ezzel a technikával az NF-κB downstream célgének upregulációját azonosították a gyomorban a TLR4, a vékonybélben a TLR2 és a 3, az egerek a vastagbélben a TLR2, 3, 4 és 5 ligandumokkal végzett bazális stimuláció után [44, 45, 83], valamint a TLR2 és 5 ligandumaihoz a gyomrában és a TLR5 ligandumához a vékonybélben és a vastagbélben [44]. Ezenkívül az egér vastagbél organoidjainak alapstimulálása TLR4 agonistákkal sejtdifferenciációt indukált, különösen a szekréciós vonal felé [64], míg a NOD2 agonisták megnövelték az őssejtek túlélését [67, 84], a taurin pedig az NLRP6-függő upregulációt stimulálta. a gyulladásos downstream célgén IL-18 [85]. Ezekben a vizsgálatokban az apikális stimulációt nem tesztelték.

Csak néhány tanulmány foglalkozott a PRR-ek mellékspecifikus funkcióival. Figyelemre méltó, hogy a polarizált rákos sejtvonalakat használó vizsgálatokkal ellentétben az organoidokat használó tanulmányok egyike sem azonosított egy tipikus NF-κB-dependens proinflammatorikus gén oldalspecifikus aktivációját. A humán vastagbél organoidokból származó transzwell monorétegek az NF-κB IL-6 célgén hasonló szintjét expresszálják, ha apikális vagy bazális oldalról stimulálják TLR1/2, 3, 4, 5, 7/8 és 9 ligandumokkal. [82]. Az egerek gyomor-organoidjai számos vizsgálatban reagáltak a TLR4 ligandum LPS-sel végzett apikális stimulációra is, beleértve a transzwell-eket és az LPS mikroinjekcióját az organoidok lumenébe [44]. Az egér vékonybél epiteliális sejtjei nem expresszálták az NF-κB célgént icam1 egy sor ligandumra válaszul, függetlenül attól, hogy ép organoidokhoz adták őket, így stimulálva a bazális oldalt, vagy egyetlen, disszociált sejtekhez adták, így stimulálva az összes oldalak [55].

Az NF-κB válaszon túlmutatóan azonban egy közelmúltbeli tanulmány a TLR3 mellékspecifikus funkcióját és vírusfertőzésben betöltött szerepét azonosította [82]. Humán vastagbél-organoid eredetű monolayerekkel végzett kísérletek eredményei azt mutatták, hogy a kritikus I-es és III-as típusú interferon vírusvédelmi gének expressziója a TLR3 agonistával végzett bazális stimuláció után felfelé szabályozódott, de más TLR agonistákkal végzett stimuláció után nem. Vírusfertőzés esetén az organoidok interferonválasza is sokkal erősebb volt bazális oldalról fertőzve, mint az apikális oldalról. Ez látható volt az organoid eredetű monorétegekben, valamint a vírussal mikroinjektált organoidokban. A tanulmány továbbá az AP-1B klatrin-szortírozó adaptert azonosította a TLR3 polarizált expressziójáért felelős molekulaként. Ennek megfelelően az Ap-1b-hiányos egerek fokozott immunválaszt mutattak a vírusfertőzést követően [82]. Ez megerősíti a PRR-ek polarizált funkcióját, és rávilágít az ilyen szintű szabályozás fontosságára a kórokozók felismerésének és védekezésének további modulálásában.

A polaritás kérdésére egyelőre nincs "mindenkire egyforma" válasz, a PRR jelzések helyspecifikus jellegének megoldása továbbra is technikailag nagy kihívást jelent a jövőben.

A tolerancia, mint válasz a gyarmatosításra és mint alapértelmezett fejlesztési program

Az epiteliális veleszületett immunitás szerveződéséhez hozzájáruló mechanizmusok még mindig tisztázatlanok. A fő koncepció ebben a tekintetben a tolerancia indukálása volt a steril bélben a születés alatti kolonizáció után, az úgynevezett lehetőség ablaka (lásd [86–88]). Ez a koncepció feltételezi a veleszületett és adaptív immunrendszer kezdeti időszakát a születés után, amely megalapozza az immunhomeosztázist és az azt követő gazda-mikrobiális kölcsönhatásokat.

Az újszülött immunrendszere és a hám veleszületett immunitása egyedülállóan alkalmas arra, hogy elsajátítsa ezt az átmenetet a sterilitásból a mikrobiotával való együttélésbe. Születéskor az emberi újszülött bélrendszere teljesen érett bélbolyhokkal és Paneth-sejteket tartalmazó kriptákkal. A rágcsáló újszülött bélhámrétege éretlenebb és drámai változáson megy keresztül, amely transzkriptom szinten mérhető, összehasonlítva a fejlődés különböző szakaszait [89], és látható a szöveti architektúrában és a sejtdifferenciálódásban: A kripta-bolyhos tengely még nem alakult ki, és a sejtproliferáció alacsonyabb, sejtvándorlás vagy hámlás nélkül. Nem tartalmaz érett Paneth sejteket; azonban az enterociták termelik a katelicidin-szerű antimikrobiális peptidet (CRAMP) [90]. A Paneth sejtek akkor jelennek meg, amikor kripták képződnek 2 héttel a születés után [91]. Az elválasztás idején a hám teljesen kialakult kriptákkal és bolyhokkal, enterocitákkal, serlegsejtekkel és enteroendokrin sejtekkel; A Paneth sejtek átvették az antimikrobiális peptid termelést; és a kehelysejtek növelték a mucinok termelését, hogy kialakítsák a nyálkaréteget (lásd [92]).

A hámnak ez az életkorfüggő átmenete együtt jár a vékonybél epitéliumában a TLR5 expresszió fokozatos csökkenésével. Ugyanakkor a TLR3 expressziója nő az újszülött időszakban. Más PRR-ek, mint például a TLR2, 4 és 9, hasonló szinten expresszálódnak újszülött és felnőtt egerekben [45, 93].

A születés utáni PRR expressziójának és funkciójának szabályozásához vezető mechanizmusok továbbra is tisztázatlanok. Amint fentebb említettük, számos tanulmány javasolta a környezet, különösen a mikrobiális kolonizáció hozzájárulását a születés utáni PRR-expresszió szabályozásához [40, 41] (lásd [14]). A csíramentes és a specifikus patogénmentes egerek azonban nem mutattak különbséget a TLR expressziójában sem a vékonybélben, sem a vastagbélben, ami azt jelzi, hogy sem a TLR3 felszabályozása, sem a TLR5 leszabályozása ebben a korai időszakban nem függ a mikrobiótától [45, 93]. Ezenkívül az organoidokban sok, de nem minden PRR jelátviteli komponens expressziója már meghatározásra került olyan szövetekből származó organoidokban, amelyek soha nem érintkeztek mikrobiális termékekkel [44]. Ez azt jelzi, hogy a veleszületett immunszignalizációs útvonalak szerveződésének nagy része a mikrobiotával való érintkezéstől függetlenül határozza meg, és úgy tűnik, hogy olyan alapértelmezett fejlődési folyamatok határozzák meg, mint például a fent vázolt folyamatok, amelyek az általános szöveti identitást alakítják a GI traktus mentén. . Ez nem zárja ki a PRR expresszió további finomhangolását környezeti tényezők által felnőttkorban.

Az epiteliális mikrobiális kölcsönhatások időben történő szabályozásának fontossága világossá válik, amikor az éretlen hám idő előtt szembesül a mikrobiális kolonizációval: a koraszülöttek hajlamosak a necrotizáló enterocolitis (NEC) kialakulására, amelyet intestinalis nekrózis, szisztémás szepszis és több szervi elhalás jellemez. kudarc. Noha a patogenezist többtényezősnek tekintik, számos tanulmány kimutatta, hogy a gyulladást okozó jelátviteli és a korai bélben lévő helyreállító mechanizmusok közötti egyensúlyhiányra válaszul alakul ki (lásd [94]), és a PRR-ek hozzájárulását feltételezték [41, 65, 95 –97]. Számos tanulmány használt humán magzati organoidokat [24, 98, 99], normál egér organoidokat, amelyek baktériumoknak és hipoxiának vannak kitéve a NEC modellben [100], vagy egér NEC-modellből, valamint NEC-betegekből származó organoidokat [101]. A jövőbeni tanulmányok ezeket a kialakult és új organoid modelleket fogják használni a hám NEC-ben való szerepének további meghatározására.

Az IBD epitéliumfüggő aspektusainak modellezése organoidokkal

A bélhám gát integritásának elvesztése az IBD, azaz a CD és az UC meghatározó jellemzője, és úgy tűnik, hogy a genetikai hajlam, a környezeti tényezők, a bélmikrobióta változásai, valamint a lokális és szisztémás immunválasz megváltozása többtényezős kölcsönhatása okozza. a [27]-ben). A jelenlegi terápiák túlnyomórészt az (rendellenes) immunválaszokat célozzák meg az IBD-ben, amelyek a nem reagálók magas arányával és a mellékhatásokkal járnak együtt (lásd [27]). Az IBD patofiziológiájához való hámspecifikus hozzájárulás jobb megértése szükséges új terápiás célpontok azonosításához, amelyek képesek lehetnek közvetlenül befolyásolni a bélhám-gát helyreállítását és ezáltal a nyálkahártya gyógyulását.

Az epiteliális patológiába való betekintés érdekében több csoport élő biobankot hozott létre, amelyek egyes UC-s vagy CD-s betegekből származó organoidokból állnak. Bár ez a megközelítés kézenfekvő, eddig csak néhány tanulmány számolt be az ebből a betegcsoportból származó organoidok eredményeiről [102–104]. Ez azzal a megfigyeléssel magyarázható, hogy az IBD-ben szenvedő betegekből származó organoidokat nehezebb előállítani. Saját tapasztalatunk az, hogy a CD-betegekből származó organoidok lassabban növekednek az első passzálások során, és néhány minta elveszett – ami a tenyészetekben nagyobb bakteriális szennyezettséggel járt [105].

Az IBD-ben szenvedő betegekből származó organoidok jellemzése csökkent méretű és bimbózási kapacitású fenotípust, megnövekedett sejthalálozást, luminális törmeléket és a hámsejtek részlegesen fordított polarizációját tárta fel [106]. Az UC-s vagy CD-s betegek organoidjainak globális összehasonlítása egészséges kontrollokkal azt mutatta, hogy a bélhámban észlelt transzkripciós és metilációs különbségek in vitro fennmaradtak [102, 103, 107]. Ezenkívül egy korábbi, CD-s betegekből származó organoidokkal végzett tanulmány a bélrendszeri őssejtek állandó elváltozásait javasolta IBD-ben. Ez azon a megfigyelésen alapult, hogy az aktív CD-léziókból generált organoidok fenntartják a bélhám őssejt markereinek magas expressziós szintjét [108]. Ezt bizonyos mértékig megerősítette egy nemrégiben végzett tanulmány, amelyben a gyermekkori IBD-betegekből származó vastagbél-organoidok az antigénprezentáló gének elhúzódó expressziós mintázatát mutatták [109].

A bélhám-gát funkciójában bekövetkezett változásokra összpontosítva, ideértve a szoros csomópontok és a dezmoszómák elvesztését, amelyek általában az IBD-ben találhatók [110], kimutatták, hogy a CD-betegekből származó organoidok fenntartják ezt a junkciós elváltozások fenotípusát tenyésztési körülmények között [105]. Ez különösen akkor volt így, ha az organoidokat súlyos gyulladásos helyekről hozták létre [105]. A junkciós fehérjék csökkenését egészséges donorokból származó organoidokban is indukálhatjuk a proinflammatorikus citokin TNF- és/vagy IFN- alkalmazásával [106, 111]. Azonban az IBD-ben szenvedő betegek organoidjaiban a junkcionális fehérjék változásának rögzített mintázata csak fehérje szinten volt megfigyelhető, mRNS szinten azonban nem [105].

Ezek a megfigyelések arra utalnak, hogy az IBD-betegek organoidjaiban számos változás rögzült. Az a megfigyelés, hogy néhány, de nem az összes állandó változás csak a fehérjén látható, de az RNS-szinten nem, azt sugallja, hogy az IBD-ben szenvedő betegek organoidjaiban a transzkripció utáni módosulások vagy a fehérje lebomlása maradandó változásokat mutat. Ezt azonban még részletesen meg kell vizsgálni.

Nem világos, hogy pontosan mi váltja ki a gyulladt hám expressziós mintázatának állandó változásait. A mikrobiota hatását régóta gyanították; egy közelmúltbeli tanulmány azonban kimutatta, hogy a mikrobióta hámra gyakorolt ​​hatása idővel elveszik [112]. A tanulmány több egérlétesítményt hasonlított össze, mivel az egérkolóniák különböző mikrobiomösszetételét zavaró tényezőként azonosították az in vivo vizsgálatokban. Ennek a hatásnak a tisztázása érdekében a tanulmány összehasonlította a csíramentes egerekből származó epiteliális izolátumokat és organoid tenyészeteket, valamint két különálló specifikus patogénmentes egérkolóniát, amelyek eltérő mikrobiótával rendelkeznek. Míg a frissen izolált hám a mikrobiota expozíciójának lenyomatát mutatta az RNS- és fehérjeszinteken, ez a hatás a vékonybél-organoidok több hetes tenyésztése után elveszett [112]. Ugyanazon IBD betegek gyulladt vagy nem gyulladt régióiból generált organoidok génexpressziójának globális összehasonlítása azt mutatta, hogy a gyulladt régiók IBD organoidjai már néhány hét tenyésztés után elvesztették a gyulladásos génexpressziót. Az organoidok transzkriptómáit ezután betegenként csoportosítottuk; így megmaradtak az állandó különbségek az IBD és az egészséges kontrollok között. A gyulladásos fenotípus az IBD organoidokban ezután újraindukálható citokinkoktél hozzáadásával [107]. Összességében ez arra utal, hogy az IBD-betegek organoidjaiban megfigyelt állandó változások függetlenek a mikrobiotával vagy citokinekkel való érintkezéstől.

Így, bár ésszerű feltételezni, hogy az IBD-ben szenvedő betegek bélhámsejtjeiben bekövetkezett néhány állandó változást a veleszületett immunjelátvitel változásai okozhatják, erre jelenleg kevés bizonyíték áll rendelkezésre. Ezenkívül a bél gyulladt régióiban megfigyelt hámváltozások közül nem mindegyik konzervált tartósan a tisztított hámban, ami a helyi környezet jelentős hozzájárulására utal. A jövőben az új, összetettebb organoid modellekkel végzett, immunsejteket, gyulladásos citokinstimulációt és mikroorganizmusokkal való kotenyészeteket is magában foglaló új tanulmányok segíteni fognak ennek a hipotézisnek a részletesebb kezelésében.

Következtetések, jövőbeli kilátások és kilátások

Összefoglalva, bár a gasztrointesztinális traktuson belül számos betegség nem teljesen tisztázott, egyre több bizonyíték utal arra, hogy a gyomor-bélrendszeri epitélium kritikus szerepet játszik sokuk patogenezisében – bár konkrét szerepe továbbra is tisztázatlan.

A gasztrointesztinális epitélium veleszületett immunfunkciójának korlátozott ismerete a megfelelő kísérleti modellek hiányának tulajdonítható. Az organoid technológia bevezetésével jelentős lépést tettek e probléma leküzdésére. A gasztrointesztinális traktus egyes régióiból generált organoidok jelentősen gyarapítják a meglévő ismereteket. Amint azt korábbi tanulmányok kimutatták, az organoidok létrehozása azt a döntő előnyt nyújtja, hogy megfigyelhető a primer gyomor-bélrendszeri sejtek válaszreakciója, szemben a transzformált sejtvonalakkal, amelyek többnyire gyomor-bélrendszeri rosszindulatú daganatokból származnak. Az organoidok egyik leglenyűgözőbb tulajdonsága, hogy a felnőttkorban sejtazonosságuk részeként fenntartják a gyomor-bél traktus azon szegmensének sajátos jellemzőit, amelyből származtak. A jelenlegi kísérleti vizsgálatok szerint a regionális identitás a gyomor-bélrendszeri őssejtekben rögzül. Ebben az összefüggésben a fennmaradó kérdés az lesz, hogy pontosan meghatározzuk, hogyan és mikor történik ez a belső programozás a fejlesztés során.

Ha megvizsgáljuk, hogyan reagálhat a hám a környezetre, vagy hogyan lép kölcsönhatásba a környezettel, az organoid technológia most lehetővé tette a PRR-ek differenciális és szegmens-specifikus expressziójának és funkciójának megvilágítását a gyomor-bélrendszeri epitéliumban. A teljes gasztrointesztinális traktus komplex szabályozási rendszereire gyakorolt ​​általános funkcionális következmények még mindig nem tisztázottak, és a jövőben foglalkozni kell velük. Ehhez az is fontos lesz, hogy az organoidokat immunsejtekkel (lásd [113]), az enterális idegrendszer sejtjeivel [114] és luminális faktorokkal, például bakteriális kotenyészetekkel (lásd [115]) együtt tenyésztsük. . 4).

Egy további fontos szempont, hogy a GI-betegségek, például az IBD által érintett páciens szöveteiből előállított organoidok megtartják a megfelelő szövetmintákban látható jellemzők egy részét, amelyekből származtak. Ez egyedülálló lehetőséget kínál a gyomor-bél traktus betegségeinek patogeneziséhez való hám- és betegségspecifikus hozzájárulásának további feltárására – nemcsak a gyulladás által kiváltott változásokkal, hanem a rosszindulatú betegségekben bekövetkezett változásokkal is. Mindkettőről kiderülhet, hogy az epitéliumból származó veleszületett immunitás specifikus hozzájárulása. Ehhez fontos lépés lenne az "élő biobankok" szisztematikus létrehozása. Jövőképként az ilyen élő biobankokat a már meglévő biobankokhoz lehetne kapcsolni, amelyek jelenleg kizárólag „halott” bioanyagokat szolgáltatnak. Ez egy újabb fontos lépést jelentene nemcsak a kutatás, hanem a betegek személyre szabott diagnosztikájának és terápiájának elősegítésében is.

1. keretes szöveg: A veleszületett immunitás és a gyomor-bél traktus hámsejtjei nem tisztázottak, hogy a megfigyelt hatás az epiteliális sejtekben vagy a professzionális immunsejtekben zajló veleszületett immunszignalizációnak köszönhető-e.

A professzionális immunsejtek és hámsejtek kölcsönhatásának szétválasztására számos tanulmány hámspecifikus kiütéseket, vagy újabban epiteliális organoidokat alkalmaz. Egérmodellekben a PRR-ek hámspecifikus deléciói egyike sem vezet spontán gyulladáshoz. Azonban az egerek, amelyekben a MyD88 hámspecifikusan kiütött, érzékenyebbek a kísérleti vastagbélgyulladásra, és súlyos gátakbomlást, károsodott serleg- és Paneth-sejt-választ [121], valamint csökkent mucin- és antimikrobiális peptid-termelést mutatnak [121, 122]. A vékonybél organoidjai nem váltanak ki gyulladásos választ több tisztított PRR ligandumra [55], bár ez nem általánosítható, és a szövet fajtájától, helyétől és korától függ, amelyből az organoidok keletkeznek [44, 45].

A spontán gyulladásos fenotípus hiánya az epiteliális sejt-specifikus PRR knockout modellekben alátámasztja azt a hipotézist, hogy a hám általános gyulladásos válaszán kívül más tényezők is hatással vannak az epiteliális homeosztázisra. Például a NOD2 agonista muramil-dipeptiddel (MDP) végzett stimuláció megnövelte az izolált őssejtekből kinőtt organoidok számát, ami azt jelzi, hogy a veleszületett immunjelátvitel támogatta az őssejtek túlélését [67, 84]. Ezenkívül az egerekből származó adatok rávilágítanak az NF-κB jelátvitel anti-apoptotikus hatásának fontosságára más ingerekre, például a TNF-re adott válaszként [123]. Érdekes módon az emberben a veleszületett immungének, köztük a NOD2 és a TLR4 polimorfizmusai az IBD kialakulásának fokozott kockázatával járnak [124], és a TNF-blokkolás jelenleg az IBD leghatékonyabb kezelése egyes betegeknél (lásd [125]).

Kirajzolódik egy olyan kép, amelyben a veleszületett immunstimuláció alacsony szintje fontos a nyálkakiválasztás, a gát integritása és a hámsejtek túlélése szempontjából. Károsodása lehetővé teheti a bélbaktériumok áttelepülését a lumenből a subepiteliális szövetbe, ami gyulladáshoz vezet.

Köszönetnyilvánítás

Köszönjük Ömer Kayának az illusztrációkkal kapcsolatos segítséget és Rike Zietlow-nak a szerkesztést.

Szerzői hozzájárulás

Ötlet: SB Eredeti koncepció: SB és Ö.K.; irodalomkutatás: Ö.K., NS, és SB; Eredeti tervezet: Ö.K. Átdolgozás, átírás, szakaszok hozzáadása: NS, SB Minden szerző kritikusan átdolgozta a végleges kéziratot.

Finanszírozás

Az Open Access finanszírozást a Projekt DEAL engedélyezi és szervezi. Ezt a munkát a Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG GRK 2157; 3D Tissue Models for Studying Microbial Infections by Human Pathogens, Project 10, SB), az Interdiszciplináris Klinikai Kutatási Központ (IZKF; www.med.uni-wuerzburg.de/izkfburg) támogatta. /startseite) Würzburgban (AD-427 támogatása az NS-nek és SB-nek), valamint a DFG SPP1982 SCHL1962/5-2 az NS-nek.

Nyilatkozatok

Összeférhetetlenség

A szerzők nem nyilatkoznak egymással versengő érdekekről.

Nyílt hozzáférésű

Ez a cikk a Creative Commons Nevezd meg 4.{1}} Nemzetközi Licenc, amely lehetővé teszi a felhasználást, megosztást, adaptálást, terjesztést és reprodukálást bármilyen médiában vagy formátumban, feltéve, hogy megfelelő elismerést ad az eredeti szerző(k)nek. ) és a forrás, adjon meg egy hivatkozást a Creative Commons licenchez, és jelezze, ha változtatásokat hajtottak végre. A cikkben szereplő képek vagy egyéb harmadik féltől származó anyagok a cikk Creative Commons licencébe tartoznak, hacsak az anyag hitelkeretében másként nem szerepel. Ha az anyag nem szerepel a cikk Creative Commons licencében, és az Ön tervezett felhasználását a törvényi szabályozás nem teszi lehetővé, vagy meghaladja a megengedett felhasználást, akkor közvetlenül a szerzői jog tulajdonosától kell engedélyt kérnie.

Hivatkozások

1. Goodwin CS (1984): Mikrobák és bélfertőzések

2. Sekirov I, Russell SL, Antunes LCM, Finlay BB (2010): A bél mikrobiota az egészségben és a betegségekben. Physiol Rev 90:859–904

3. Simon GL, Gorbach SL (1986) Az emberi bél mikroflóra. Dig Dis Sci 31:147S–162S

4. Bartfeld S, Clevers H (2017) Őssejt-eredetű organoidok és alkalmazásuk orvosi kutatásban és betegkezelésben. J Mol Med: 1–10. https://doi.org/10.1007/s00109-017-1531-7

5. Barker N (2014) Felnőtt bél őssejtek: az epiteliális homeosztázis és regeneráció kritikus hajtóereje. Nat Rev Mol Cell Biol. 15:19–33

6. Bartfeld S, Koo BK (2017) Felnőtt gyomor őssejtek és réseik. Wiley Interdiscip Rev Dev Biol 6:e261. https://doi.org/ 10.1002/wdev.261

7. Liwinski T, Zheng D, Elinav E (2020) A mikrobiom és a citoszolos veleszületett immunreceptorok. Immunol Rev 297:1–18

8. Burgueño JF, Abreu MT (2020) Epithelial Toll-like receptorok és szerepük a bél homeosztázisában és betegségekben. Nat Rev Gastroenterol Hepatol 17:263–278

9. Christian S, Kanneganti TD (2020): Inflammasomes and the finom vonal a védekezés és a betegség között. Curr Opin Immunol 62:39–44

10. Ying L, Ferrero RL (2019) A NOD1 és az ALPK1/TIFA jelátvitel szerepe a Helicobacter pylori elleni veleszületett immunitásban. Fertőzés pp:159–177

11. Takeuchi O, Akira S (2010): Mintafelismerő receptorok és gyulladás. Cell 140:805–820

12. Peterson LW, Artis D (2014) Bélhámsejtek: a barrier funkció és az immunhomeosztázis szabályozói. Nat Rev Immunol 14:141–153

13. Pott J, Hornef M (2012): Veleszületett immunjelátvitel a bélhámban homeosztázisban és betegségekben. EMBO Rep 13:684–698

14. Abreu MT (2010) Toll-like receptor jelátvitel a bélhámban: hogyan alakítja a bakteriális felismerés a bélműködést. Nat Rev Immunol 10:131–144

15. Zhang K, Hornef MW, Dupont A (2015) The intestinal epithelium as Guardian of gut barrier integrity. Cell Microbiol. 17:1561-1569

16. Yu S, Gao N (2015) Intestinal epithelial cell toll-like receptors Compartmentalizing intestinal epithelial cell toll-like receptors for Immunfelügyelet. Cell Mol Life Sci 72, 3343-3353

17. Zhou P, She Y, Dong N, Li P, He H, Borio A, Wu Q, Lu S, Ding X, Cao Y, Xu Y, Gao W, Dong M, Ding J, Wang DC, Zamyatina A, Shao F (2018) Az alfa-kináz 1 a bakteriális ADP-heptóz citoszol veleszületett immunreceptora. Természet. 561:122–126

18. Milivojevic M, Dangeard AS, Kasper CA, Tschon T, Emmenlauer M, Pique C, Schnupf P, Guignot J, Arrieumerlou C (2017) Az ALPK1 szabályozza a TIFA/TRAF6-függő veleszületett immunitást a heptóz ellen{{5} },7-gram-negatív baktériumok biszfoszfátja. PLoS Pathog 13:e1006224. https://doi.org/10.1371/journal.ppat. 1006224

19. Zimmermann S, Pfannkuch L, Al-Zeer MA és munkatársai (2017) ALPK1- és TIFA-függő veleszületett immunválasz, amelyet a helicobacter pylori IV típusú szekréciós rendszer vált ki. Cell Rep 20:2384–2395

20. Abreu MT, Fukata M, Arditi M (2005) TLR jelátvitel a bélben egészségben és betegségekben. J Immunol 174:4453–4460 174/8/4453 [pii]

For more information:1950477648nn@gamil.com