Барьер слизистой оболочки кишечника - Intestinal mucosal barrier

Физические, биохимические и иммунные элементы слизистой оболочки кишечника.

В барьер слизистой оболочки кишечника, также называемый кишечный барьер, относится к свойству слизистая оболочка кишечника что обеспечивает адекватное сдерживание нежелательных просвет содержимое кишечника с сохранением способности абсорбировать питательные вещества. Разделение, которое он обеспечивает между телом и кишечником, предотвращает неконтролируемое перемещение содержимого просвета в собственно тело. Его роль в защите тканей слизистой оболочки и сердечно-сосудистая система от воздействия на провоспалительные молекулы, Такие как микроорганизмы, токсины, и антигены жизненно важен для поддержания здоровья и благополучия.[1][2][3] Дисфункция барьера слизистой оболочки кишечника связана с многочисленными заболеваниями, такими как: пищевые аллергии, микробные инфекции, синдром раздраженного кишечника, воспалительное заболевание кишечника, глютеновая болезнь, метаболический синдром, неалкогольная жировая болезнь печени, сахарный диабет, и септический шок.[3][4][5]

Сочинение

Барьер слизистой оболочки кишечника - это неоднородный сущность, состоящая из физических, биохимических и иммунных элементов, вырабатываемых слизистой оболочкой кишечника. Центральный компонент - это кишечный эпителиальный слой, который обеспечивает физическое разделение просвета и тела. Секреция различных молекул в просвет усиливает барьерную функцию на внеэпителиальной стороне, в то время как различные иммунные клетки обеспечивают дополнительную защиту ниже эпителиального слоя.[3][5][6]

Физические элементы

Слой (и) слизи

Слизь образует слой (или слои, в случае двоеточие ), который отделяет основную часть содержимого просвета от кишечного эпителия. Слизь состоит из очень гликозилированный гидратированный гель образована молекулы муцина которые секретируются бокаловидные клетки. Слизь предотвращает контакт крупных частиц со слоем эпителиальных клеток, позволяя при этом проходить небольшим молекулам. Слизь также способствует прохождению содержимого просвета по длине кишечника, защищает эпителиальные клетки от пищеварительные ферменты, и предотвращает прямой контакт микроорганизмов с эпителиальным слоем.[1][5][6][7]

Кишечный эпителий

В кишечный эпителий является основным компонентом барьера слизистой оболочки кишечника. Он состоит из слоя эпителиальных клеток, выстилающих кишечник. Решающим фактором для создания эффективного барьера является точный контроль парацеллюлярный путь (путь перемещения молекул между клетками). Герметизация пространства между соседними клетками опосредуется соединительные комплексы образованы белковыми связями, выработанными каждой отдельной клеткой.[1] В дополнение к своей защитной функции эпителий кишечника контролирует избирательное поглощение полезных ионов, питательных и других веществ из просвета в организм.[3]

Микробиота

В комменсальные виды микробов , которые населяют кишечник, некоторые считают, что они являются частью кишечного барьера слизистой оболочки. В микробиота может влиять на барьерную функцию как напрямую, стимулируя пролиферацию эпителиальных клеток и секрецию Ил-8, и косвенно путем производства короткоцепочечные жирные кислоты, которые являются важным источником энергии для эпителиальных клеток толстой кишки.[3]

Биохимические элементы

Желчь и желудочная кислота

В желчь произведенный печень чтобы помочь в переваривании липиды имеет бактерицидный характеристики.[7] В Желудочный сок вырабатываемые желудком, также могут убивать микроорганизмы.[8] Оба они вносят свой вклад в барьерную функцию кишечника, хотя не производятся слизистой оболочкой кишечника.

Defensins

Специализированные секреторные эпителиальные клетки, называемые Клетки Панета выделять большое количество человеческие α-дефенсины в просвет кишечника здоровых людей.[9]

Лизоцим

Лизоцим - еще одна защитная молекула, секретируемая клетками Панета в просвет.[10]

Регенерация островкового белка 3 гамма (Reg3γ)

Reg3γ антибактериальный лектин секретируется клетками Панета, что служит для предотвращения контакта микроорганизмов с эпителиальным слоем.[3][10]

Иммунологические элементы

Антимикробные пептиды

Антимикробные пептиды (АМП), которые представляют собой разнообразные молекулы, которые убивают бактерии и грибки, секретируются клетками Панета в просвет.[6][7]

Секреторный иммуноглобулин А (sIgA)

Секреторный иммуноглобулин А (sIgA) производится плазматические клетки в собственной пластинке кишечника и транспортируется в просвет эпителиальными клетками кишечника.[7] SIgA блокирует эпителиально-специфические рецепторы на болезнетворных микроорганизмах, тем самым предотвращая их прикрепление к эпителиальным клеткам.

Клеточный иммунитет

Различные иммунные клетки находятся в собственная пластинка который лежит в основе кишечного эпителия. К ним относятся дендритные клетки (ДК), макрофаги, интраэпителиальные лимфоциты (IEL), Т-регуляторные клетки (T Regs), TCD4 + лимфоциты, В-лимфоциты, и плазматические клетки.[6] Эта популяция обеспечивает иммунную защиту, которая характеризуется быстрым обнаружением и уничтожением микроорганизмов, проникающих в эпителий кишечника.[7]

Физиология

Целостность кишечного барьера податлива, и было показано, что несколько механизмов способны модулировать кишечную проницаемость (показатель функции кишечного барьера).[4] Модулирующие факторы включают: цитокины, иммунные клетки, и экзогенные факторы.[4]

Измерение

Кишечная проницаемость представляет собой измерение барьерной функции слизистой оболочки кишечника и определяется как «способность, с которой кишечный эпителий позволяет молекулам проходить через неопосредованные пассивная диффузия."[11] Проницаемость в этом отношении в основном связана с измеряемым прохождением ионов и небольших инертных молекул. Стандартные методы измерения включают электрическое сопротивление ткани для тестирования in vitro и прохождение проглоченных инертных молекул с определенным молекулярным весом в мочу для тестирования in vivo.[12][13] Например, тестирование in vivo с использованием лактулоза / маннитол состоит из приема 5 г лактулозы и 2 г маннита с последующим определением концентрации лактулозы и маннита в моче через 5 часов после приема. Процент экскреции лактулозы и соотношение лактулозы и маннита в моче рассчитываются и используются в качестве меры кишечной проницаемости.[14]

Эндогенные регуляторы

Цитокины

Иммунные клетки

Экзогенные регуляторы

Патогены

Клиническое значение

Нарушенный барьер слизистой оболочки кишечника может пропускать микробы, микробные продукты и чужеродные антигены в слизистую оболочку и собственно тело. Это может привести к активации иммунная система и секреция медиаторы воспаления. Определенные иммунные реакции могут, в свою очередь, вызывать повреждение клеток, что может привести к дальнейшей дисфункции барьера.[7] Нарушения барьерной функции слизистой оболочки кишечника с сопутствующей транслокацией микробов и их продуктов были связаны с различными состояниями,[3] некоторые из которых, как считается, дополнительно требуют генетическая предрасположенность.[15] Могут возникнуть как кишечные, так и экстракишечные аутоиммунные расстройства.[15] Считается, что дисфункция кишечного барьера является предпосылкой и обостряющий фактор многочисленных аутоиммунных и воспалительных состояний, включая пищевые аллергии, воспалительные заболевания кишечника, глютеновая болезнь и сахарный диабет.[4]

Пищевые аллергии

Дисфункция кишечного барьера может быть критическим фактором антигенной сенсибилизации и IgE /тучная клетка -опосредованный анафилактический эффекторная фаза пищевой аллергии. Развитие пищевой аллергии зависит от контакта антигена с компонентами иммунной системы слизистой оболочки. Это приводит к сенсибилизации к антигену и диетическому антиген-специфическому CD4 +. Клетка Th2 и производство IgE. Гипотеза состоит в том, что дисфункция кишечного барьера позволяет диетическим антигенам пересекать кишечный барьер, вступать в контакт с иммунной системой слизистой оболочки и запускать антиген-специфический иммунный ответ.[4]

Снижение барьерной функции кишечника коррелирует с тяжестью симптомов у людей, страдающих пищевой аллергией. Пероральное введение предполагаемого аллергена приводит к увеличению соотношения лактулоза / маннит в моче (показатель кишечной проницаемости).[4]

Воспалительное заболевание кишечника

Новая модель воспалительного заболевания кишечника (ВЗК) патогенез постулирует три предварительных фактора: 1) деградацию барьерной функции кишечника, 2) перемещение содержимого просвета в собственную пластинку с последующим воздействием иммунных клеток и 3) несоответствующий иммунный ответ. Хотя дисфункция кишечного барьера явно вовлечена в развитие воспалительного заболевания кишечника, неясно, что запускает самовоспроизводящийся цикл, который приводит к обострению заболевания. Тем не менее, появляется все больше доказательств того, что повышенная кишечная проницаемость является основным этиологический фактор патогенеза воспалительных заболеваний кишечника.[4]

Глютеновая болезнь

Нарушение функции кишечного барьера может играть роль в развитии целиакии. Позволяя глиадин, возбудитель целиакии, при преодолении кишечного барьера может произойти несоответствующая активация иммунной системы. У людей, страдающих глютеновой болезнью, наблюдается повышенная кишечная проницаемость и измененные узкие соединения. Более того, эти нарушения сохраняются у пациентов, успешно поддерживающих безглютеновая диета. Также существуют данные, демонстрирующие, что повышенная кишечная проницаемость присутствует до начала глютеновой болезни.[4]

Диабет 1 типа

Было высказано предположение, что сочетание генетики, дисрегуляции барьерной функции кишечника и несоответствующих иммунных ответов играет роль в диабет 1 типа. Сообщалось о повышенной кишечной проницаемости у пациентов в начале заболевания. Результирующее увеличение воздействия антигенов может вызвать аутоиммунный разрушение бета-клетки в поджелудочная железа.[4]

Другие условия

Нарушения барьерной функции слизистой оболочки кишечника также связаны с синдром раздраженного кишечника, метаболический синдром, неалкогольная жировая болезнь печени, и септический шок.[3][13]

Стресс

Психологические и физическое напряжение может вызвать различные изменения в функции кишечника. К ним относятся изменения в перистальтика кишечника, кишечная проницаемость, ионный поток, баланс жидкости и выделение слизи. Кроме того, острый и хронический стресс у животные модели показал, что стресс может вызвать снижение барьерной функции кишечника.[4] Психологический стресс может повлиять на клинический исход воспалительное заболевание кишечника и синдром раздраженного кишечника. Было показано, что длительный стресс положительно связан с повышенной склонностью к рецидивам язвенный колит.[4]

История

Каммингс принял термин «слизистый барьер» в 2004 году для описания «сложной структуры, которая отделяет внутреннюю среду от среды просвета».[16] Совсем недавно гастроэнтерологи, иммунологи и микробиологи использовали кишечный барьер, чтобы подчеркнуть компонент кишечника, который защищает организм от микроорганизмов и их токсинов.[6]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c Тернер, младший (ноябрь 2009 г.). «Барьерная функция слизистой оболочки кишечника при здоровье и болезни». Нат Рев Иммунол. 9 (11): 799–809. Дои:10.1038 / nri2653. PMID  19855405.
  2. ^ Ли, Сон Хи (01.01.2015). «Регулирование проницаемости кишечника с помощью плотного соединения: влияние на воспалительные заболевания кишечника». Кишечные исследования. 13 (1): 11–18. Дои:10.5217 / ir.2015.13.1.11. ISSN  1598-9100. ЧВК  4316216. PMID  25691839.
  3. ^ а б c d е ж грамм час Санчес де Медина, Фермин; Ромеро-Кальво, Изабель; Mascaraque, Кристина; Мартинес-Огюстен, Ольга (01.12.2014). «Воспаление кишечника и барьерная функция слизистой оболочки». Воспалительные заболевания кишечника. 20 (12): 2394–2404. Дои:10.1097 / MIB.0000000000000204. ISSN  1536-4844. PMID  25222662.
  4. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м п о п q р s т ты v ш Икс у Groschwitz, Katherine R .; Хоган, Саймон П. (2009-07-01). «Барьерная функция кишечника: молекулярная регуляция и патогенез заболевания». Журнал аллергии и клинической иммунологии. 124 (1): 3–22. Дои:10.1016 / j.jaci.2009.05.038. ISSN  0091-6749. ЧВК  4266989. PMID  19560575.
  5. ^ а б c d Ян, Лэй; Ян, Чуньхуэй; Тан, Цзяньго (2013-08-25). «Нарушение барьера слизистой оболочки кишечника при инфекциях Candida albicans». Микробиологические исследования. 168 (7): 389–395. Дои:10.1016 / j.micres.2013.02.008. ISSN  1618-0623. PMID  23545353.
  6. ^ а б c d е Де Сантис, Стефания; Кавальканти, Элизабетта; Мастронарди, Мауро; Хирилло, Эмилио; Кьеппа, Марчелло (07.12.2015). «Ключи к питанию для модуляции кишечного барьера». Границы иммунологии. 6: 612. Дои:10.3389 / fimmu.2015.00612. ISSN  1664-3224. ЧВК  4670985. PMID  26697008.
  7. ^ а б c d е ж Márquez, M; Фернандес Гутьеррес, Дель Аламо C; Хирон-Гонсалес, JA (2016). «Дисфункция кишечного эпителиального барьера у пациентов с коинфекцией вируса иммунодефицита человека и вируса гепатита С: влияние на врожденный и приобретенный иммунитет». Мир J. Гастроэнтерол. 22 (4): 1433–48. Дои:10.3748 / wjg.v22.i4.1433. ЧВК  4721978. PMID  26819512.
  8. ^ Шуберт, ML (ноябрь 2014 г.). «Желудочная секреция». Курр Опин Гастроэнтерол. 30 (6): 578–82. Дои:10.1097 / MOG.0000000000000125. PMID  25211241.
  9. ^ Jager, S; Штанге, EF; Wehkamp, ​​J (январь 2013 г.). «Воспалительное заболевание кишечника: заболевание нарушенного барьера». Langenbecks Arch Surg. 398 (1): 1–12. Дои:10.1007 / s00423-012-1030-9. PMID  23160753.
  10. ^ а б Ouellette, AJ (июль 2011 г.). «Α-Дефенсины клеток Панета в врожденном кишечном иммунитете». Cell Mol Life Sci. 68 (13): 2215–29. Дои:10.1007 / s00018-011-0714-6. ЧВК  4073591. PMID  21560070.
  11. ^ Travis, S .; Мензис И. (1992-05-01). «Кишечная проницаемость: функциональная оценка и значение». Клиническая наука. 82 (5): 471–488. Дои:10.1042 / cs0820471. ISSN  0143-5221. PMID  1317756. S2CID  26314837.
  12. ^ Ménard, S .; Cerf-Bensussan, N .; Хейман, М. (01.05.2010). «Множественные аспекты кишечной проницаемости и эпителиальной обработки пищевых антигенов». Иммунология слизистой оболочки. 3 (3): 247–259. Дои:10.1038 / миль.2010.5. ISSN  1935-3456. PMID  20404811.
  13. ^ а б Bischoff, Stephan C .; Барбара, Джованни; Буурман, Вим; Окхуизен, Тео; Шульцке, Йорг-Дитер; Серино, Маттео; Тилг, Герберт; Ватсон, Аластер; Уэллс, Джерри М. (01.01.2014). «Кишечная проницаемость - новая цель для профилактики и лечения заболеваний». BMC Гастроэнтерология. 14: 189. Дои:10.1186 / s12876-014-0189-7. ISSN  1471–230X. ЧВК  4253991. PMID  25407511.
  14. ^ Johnston, S.D .; Смай, М .; Watson, R.G .; McMillan, S.A .; Trimble, E.R .; Любовь, А. Х. (01.07.2000). «Тест на проницаемость кишечника с лактулозой и маннитом: полезный скрининговый тест на целиакию у взрослых». Анналы клинической биохимии. 37 (4): 512–519. Дои:10.1177/000456320003700413. ISSN  0004-5632. PMID  10902869.
  15. ^ а б Фазано, Алессио; Ши-Донохью, Терез (01.09.2005). «Механизмы заболевания: роль барьерной функции кишечника в патогенезе аутоиммунных заболеваний желудочно-кишечного тракта». Клиническая практика в области гастроэнтерологии и гепатологии. 2 (9): 416–422. Дои:10.1038 / ncpgasthep0259. ISSN  1743-4378. PMID  16265432.
  16. ^ Каммингс, Джон Х .; Антуан, Жан-Мишель; Аспироз, Фернандо; Бурде-Сикар, Рафаэль; Brandtzaeg, Per; Колдер, Филип С .; Гибсон, Гленн Р .; Гварнер, Франсиско; Изолаури, Эрика (2004-06-01). «PASSCLAIM - здоровье кишечника и иммунитет». Европейский журнал питания. 43 Дополнение 2: II118 – II173. Дои:10.1007 / s00394-004-1205-4. ISSN  1436-6207. PMID  15221356.