Hur känner immunsystemet vän från fiende i tarmbakterier?


Hur känner immunsystemet vän från fiende i tarmbakterier?

För att upprätthålla hälsan måste människans immunförsvar skilja mellan vän eller människans kroppsdelar och fiende eller de invasiva patogenerna som orsakar sjukdom. Denna utmaning är särskilt tydlig i människans tarm, där det inte bara är värdens celler, utan också trillionerna av bakterier som existerar och arbetar med dem som måste behandlas som vänliga. Nu visar en ny studie en mekanism genom vilken denna delikata balans mellan att främja och hämma immunsvaret upprätthålls.

Forskare upptäckte mekanismen i övervakningsceller i immunsystemet som främjar immunförsvar mot vänliga tarmbakterier och visar hur inflammation i tarmarna (visas i bilden) resulterar när mekanismen störs.

Bildkredit: Brocker Group / LMU

Studien - ett samarbete mellan forskare i Tyskland och Italien - publiceras i tidningen Naturkommunikation .

I sitt studiepapper beskriver seniorförfattaren Thomas Brocker, en professor och direktör vid Institutet för Immunologi vid Ludwig Maximilian University (LMU) i München i Tyskland och kollegor hur de fann ett sätt på vilket immunövervakningsceller utbildas för att upptäcka skillnaden Mellan vän och fiende.

Våra tarmar är hemma för en komplex gemenskap av mer än 100 biljoner mikrobiella celler som spelar en viktig roll i hälsa och sjukdom.

Dessa gut-resident mikrober eller gut mikrobiota - som med deras genetiska material är känd som tarmmikrobiomen - påverkar ämnesomsättningen, näring och immunfunktion.

Forskare upptäcker att störningar i tarmmikrobiotan är kopplade till fetma, inflammatorisk tarmsjukdom och andra gastrointestinala störningar.

Det har också föreslagits att fetma effekter på tarmmikrobiomen kan förklara sin starka koppling till typ 2-diabetes.

Andra har liknat den unika egenskapen hos en persons gutmikrobiota till en "DNA fingeravtryck", som ger upphov till potentiella integritetshänsyn för deltagare i mänskliga mikrobiologiska forskningsprojekt.

Dendritiska celler främjar och hämmar immunsvaret

Den nya studien handlar om en typ av celler som kallas dendritiska celler (DCs) som har utvecklat två särskiljande - och vad som kan tyckas vara motsatta - roller i människokroppen, eftersom de både kan främja och hämma immunsvaret.

  • Våra tarmar innehåller cirka 1000 bakteriearter
  • Det finns 100 gånger mer gener i tarmmikrobiomen än i det humana genomet
  • Tänkt att vara steril vid födseln, koloniseras spädbarnet snabbt efter leverans.

Läs mer om gut microbiota

DCs hjälper till att aktivera immunsystemet som svar på infektion, men de är också inblandade i att aktivt undertrycka det i vissa situationer.

De undertrycker immunitet genom att utlösa inducerad regulatorisk T-celler (iTregs), en typ av cell som styr utvecklingen av immuntolerans.

Som immunitetshämmare i tarmen bidrar DCS till att träna immunsystemet för att behandla tarmmikrobiota som vän snarare än fiende. De gör detta genom att internalisera proteiner från mikrobioten och migrera till lymfkörtlar i samband med tarmarna.

När de reser till lymfkörtlarna bryter DC: erna ned de internaliserade, vänliga bakterieproteinerna i mindre bitar som liknar "identitetsmärken" som de bär på sina cellytor.

Dessa identitetsmärken visas med specifika bindningsproteiner som iTregs känner igen, med den effekten att iTregs inte främjar immunsvar mot proteiner som bär identitetsmärkena.

Prof. Brocker säger: "Vi tror att dessa iTregs är specifika för proteiner som produceras av naturliga tarmbakterier."

Teamet förklarar att migrationen till lymfceller av DC-datorerna - speciellt de vars cellytor visar ett protein som heter CD103 + - är en viktig del av att hålla immunsystemet uppdaterat på kompositionen i tarmmikrobiotan.

Dendritiska celler har en "alarmknapp"

Men vad forskarna ville upptäcka var hur denna toleransmekanism skulle kunna stängas av i en nödsituation. Deras undersökning ledde dem till en annan molekyl som DCs visar på sina cellytor - känd som CD40 - som uppför sig på samma sätt som en larmknapp.

När den är aktiverad binder CD40 till en partnermolekyl på ytan av en annan typ av T-celler som kallas effektor-T-celler, vilket förvandlar DCs från inhibitorer av immunsvar till promotorer.

Vid prov på möss visade forskarna att djur vars CD40-signalering var permanent påbörjad utvecklade svår kolit men inga andra symtom.

De fann att de drabbade dendritcellerna fortfarande migrerar till lymfkörtlarna från tarmen, men när de kommer dit, begår de cellmjukmjukhet (apoptos) och därmed förnekar de regulatoriska T-cellerna möjligheten att känna identitetsmärken hos mikrobiotaproteinerna som skulle Skydda dem normalt mot immunattacker.

Detta resulterar i ett generaliserat immunsvar där T-lymfocyter reser till tarmen och orsakar inflammation. Teamet fann att det gav musens antibiotika som dödade deras tarmmikrobiota också minskat inflammationen och djuren överlevde.

Dessa resultat visar att interaktion mellan CD103-positiva dendritiska celler och regulatoriska T-celler är avgörande för upprätthållandet av den korrekta immunologiska jämvikten eller homeostas i tarmen."

Prof. Thomas Brocker

Forskarna vill nu ta reda på om speciella regulatoriska T-celler är programmerade för specifika tarmbakterier, vilket den här studien kan föreslå.

Lär dig hur magen mikrobiota kan bidra till Parkinsons sjukdom.

The Immune System Explained I – Bacteria Infection (Video Medicinsk Och Professionell 2019).

Avsnitt Frågor På Medicin: Medicinsk praktik