Клетка пучка - Tuft cell - Wikipedia

Трехмерное изображение клеток пучка тощей кишки мыши : Свободно плавающий криосрез иммуноокрашивали маркером клеток пучка (антифосфоспецифическое антитело против тирозина-1798 Girdin; антитело pY1798 от Immuno-Biological Laboratories) по установленному методу (Kuga D и другие. Журнал гистохимии и цитохимии 65 (6) 347-366, Mizutani Y и другие. Журнал визуализированных экспериментов (133) e57475). ОБРАЗЕЦ: Свободно плавающая тонкая кишка мыши DDY (зеленый: фосфо-гирдин при тирозине 1798, красный: фаллоидин, синий: DAPI), подготовленная Иидой М., Танакой М., Асаи М. в Институте исследований развития, Центр социальных услуг Аити (Касугай, Япония). ). 3D-видео отредактировал Ито Т (Nikon Instech Japan). МИКРОСКОП: NIKON A1R-TiE. ОБЪЕКТИВНАЯ ЛИНЗА: Plan Apo λ 60x Oil.

Клетки пучка находятся хемосенсорные клетки в эпителиальная оболочка кишечника. Подобные хохлатые клетки встречаются в респираторный эпителий где они известны как щеточные клетки.[1] Название «пучок» относится к кистевидному микроворсинки выступающие из ячеек. Обычно присутствует очень мало клеток пучка, но было показано, что они значительно увеличиваются во время паразитарная инфекция.[2] Несколько исследований предложили роль клеток пучка в защите от паразитарной инфекции. В кишечнике клетки пучка являются единственным источником секретируемых интерлейкин 25 (Ил-25).[3][4][5]

ATOH1 требуется для спецификации клеток пучка, но не для поддержания зрелого дифференцированного состояния и нокдауна Notch приводит к увеличению количества клеток пучка.[5]

Клетки пучка человека

Желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) человека по всей длине заполнен клетками пучка. Эти клетки располагались между криптами и ворсинками. На базальном полюсе всех клеток была выражена DCLK1. У них не было такой же морфологии, как было описано в исследованиях на животных, но они показали апикальную щеточную кайму такой же толщины. Совместная локализация синаптофизина и DCLK1 была обнаружена в двенадцатиперстная кишка, это свидетельствует о том, что эти клетки играют нейроэндокринную роль в этой области. Специфическим маркером клеток кишечного пучка является киназа микротрубочек - двойная кортиноподобная киназа 1 (DCLK1). Клетки пучка, которые положительны в этой киназе, важны для желудочно-кишечной химиочувствительности, воспаления или могут восстанавливаться после повреждений кишечника.[6]

Функция

Одним из ключей к пониманию роли клеток пучка является то, что они имеют много общих характеристик с хемосенсорными клетками вкусовых рецепторов. Например, они экспрессируют множество вкусовых рецепторов и сигнальный аппарат вкуса. Это может означать, что клетки пучка могут функционировать как хеморецептивные клетки, которые могут воспринимать множество химических сигналов вокруг себя. Однако новые исследования показывают, что клетки пучка также могут активироваться аппаратом вкусовых рецепторов. Они также могут быть вызваны различными небольшими молекулами, такими как сукцинат и аэроаллергены. Известно, что клетки пучка секретируют различные молекулы, которые важны для биологических функций. Благодаря этому клетки пучка действуют как датчики опасности и запускают секрецию биологически активных медиаторов. Несмотря на это, сигналы и медиаторы, которые они выделяют, полностью зависят от контекста. Например, клетки пучка, находящиеся в уретра реагируют на горькие соединения за счет активации вкусовых рецепторов. Затем это приводит к увеличению внутриклеточного Ca2 + и высвобождению ацетилхолин. Считается, что это затем запускает активацию различных других клеток поблизости, что затем приводит к рефлексу детрузора мочевого пузыря и большему опорожнению мочевой пузырь.[7]

Клетки пучка при иммунитете 2 типа

Было обнаружено, что клетки пучка в кишечнике мышей активируются паразитарными инфекциями. Это приводит к секреции IL25. IL25, являющийся ключевым активатором врожденных лимфоидных клеток типа 2. Затем он инициирует и усиливает цитокиновый ответ типа 2, характеризующийся секрецией цитокинов из клеток ILC2.[7] Ремоделирование тканей во время иммунного ответа 2 типа основано на цитокине итерлейкине (ИЛ) -13. Этот интерлейкин продуцируется в основном группой 2. врожденные лимфоидные клетки (ILC2s) и тип 2 хелперные Т-клетки (Th2s) расположен в собственная пластинка. Также при заражении глистами количество клеток пучка резко возрастает. Гиперплазия клеток пучка и бокаловидных клеток является признаком инфекции 2 типа и регулируется сигнальной цепью прямой связи. IL-25, продуцируемый клетками пучка, индуцирует продукцию IL-13 ILC2 в собственной пластинке. Затем IL-13 взаимодействует с незафиксированными эпителиальными предшественниками, влияя на выбор их клонов в сторону бокаловидных и пучковых клеток. В результате IL-13 ответственен за резкое ремоделирование эпителия энтероцитов в эпителий, в котором преобладают клетки пучка и бокаловидные клетки. Без ИЛ-25 выведение червя из клеток пучка замедляется. Иммунный ответ типа 2 основан на клетках пучка, и ответ сильно снижается без присутствия этих клеток, что подтверждает важную физиологическую функцию этих клеток во время заражения глистами.[8] Активация Th2-клеток - важная часть этой петли прямой связи. Активация клеток пучка в кишечнике связана с метаболитом сукцинатом, который вырабатывается паразитом и связывается со специфическим рецептором клеток пучка Sucnr1 на их поверхности. Кроме того, роль клеток кишечного пучка может быть важна для локальной регенерации в кишечнике после инфекции.[7]

Морфология

Клетки пучка были идентифицированы впервые в трахея и желудочно-кишечный тракт у грызунов из-за их типичной морфологии электронная микроскопия. Характерная тубуловезикулярная система и апикальный пучок микрофиламенты которые связаны с пучком длинными и толстыми микроворсинками, заходящими в просвет, и дали им свое название.[1] Этот рисунок дал этим клеткам их название и всю морфологию пучков. Распределение и размер микроворсинок клеток пучка сильно отличаются от энтероциты что сосед их. Также клетки пучка, по сравнению с энтероцитами, не имеют терминальной перепонки в основании апикальных микроворсинок.[9] Другие характеристики клеток пучка: довольно узкая апикальная мембрана, из-за которой клетки пучка выглядят защемленными наверху, выступающие микрофиламенты из актин которые простираются к клетке и заканчиваются чуть выше ядра, обширными, но в значительной степени пустыми апикальными пузырьками, которые образуют тубуловезикулярную сеть; на апикальной стороне ядра клетки находится аппарат Гольджи, дефицит грубого эндоплазматический ретикулум и десмосомы с плотным соединением, которое прикрепляет клетки пучка к своим соседям.[8] Форма тела клетки пучка варьируется и зависит от органа. Клетки пучка в кишечнике имеют цилиндрическую форму и узкие на апикальном и базальном концах. Клетки пучка альвеол более плоские по сравнению с клетками пучка кишечника, а клетки пучка желчного пузыря имеют кубовидную форму. Различия в клетках пучка могут отражать специфические функции их органов. Клетки пучка экспрессируют хемосенсорные белки, такие как TRPM5 и α-густдуцин. Эти белки указывают на то, что соседние нейроны могут иннервировать клетки пучка.[9]

Клетки пучка могут быть идентифицированы путем окрашивания на цитокератин 18, нейрофиламенты, актиновые филаменты, ацетилированный тубулин и DCLK1, чтобы различить клетки пучка и энтероциты.[5]

Клетки пучка обнаруживаются в кишечнике и желудке, а также в виде щеточных клеток легких в дыхательных путях, от носа до альвеол.[10]

Клетки пучка при болезни

Потеря толерантности к антигенам, появляющимся в окружающей среде, вызывает Воспалительное заболевание кишечника (IBD) и Болезнь Крона (CD) у людей, которые более генетически предрасположены. Колонизация гельминтами вызывает иммунный ответ 2 типа, вызывает заживление слизистой оболочки и приводит к клинической ремиссии. Во время интенсивной инфекции клетки пучка могут определять свою собственную спецификацию, и гиперплазия клеток пучка является ключевым ответом на изгнание червя. Это показывает, что модуляция функции клеток пучка может быть эффективной при лечении болезни Крона.[11]

Гельминтные инфекции

Было показано, что клетки пучка используют вкусовые рецепторы при обнаружении многих различных видов гельминтов. Клиренс гельминтов у мышей, лишенных функции вкусовых рецепторов (Trpm5 или / -gustducin KO) или достаточного количества клеток пучка (Pou2f3 KO), был нарушен по сравнению с таковым у мышей дикого типа. Это показывает, что клетки пучков играют важную защитную роль во время гельминтозов. Было замечено, что ИЛ-25, полученный из клеток пучка, опосредует защитный ответ, инициируя иммунные ответы типа 2.[12]

История и распространение

Клетки пучка были впервые обнаружены в трахея из крыса, а в мышь желудок.[5]

В конце 1920-х доктор Хлопков следил за проектом по стадиям развития бокаловидных клеток, находящихся в кишечнике. В микроскоп он обнаружил клетку с пучком необычно длинных микроворсинок, поднимающихся в просвет кишечника. Он думал, что обнаружил кишечник на ранней стадии кубок но на самом деле это было первое сообщение о новой эпителиальной линии, которую мы теперь называем клеткой пучка. В 1956 году два ученых: Родин и Далхамн, описали клетки пучка в трахее крысы, а позже, в том же году Ярви и Кейриляйнен обнаружили аналогичные клетки в желудке мыши.[8]

Клетки пучка обычно расположены в органах столбчатого эпителия, происходящих из энтодерма. У грызунов они обнаружены окончательно. Например, в трахее, тимусе, железистом желудке, желчном пузыре, тонком кишечнике, толстой кишке, слуховой трубе, протоке поджелудочной железы и уретре. Клетки пучка чаще всего являются изолированными клетками и занимают <1% эпителия. В желчном пузыре мышей, желчи крысы и протоках поджелудочной железы их больше, но все же изолированно.[8]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Герб Ф, Джей П. (ноябрь 2016 г.). «Клетки пучка кишечника: эпителиальные сигнальные устройства, связывающие просветные сигналы с иммунной системой». Иммунология слизистой оболочки. 9 (6): 1353–1359. Дои:10.1038 / миль.2016.68. PMID  27554294.
  2. ^ Лесли М. (28 марта 2019 г.). «Приближаясь к вековой тайне, ученые выясняют, что делают« клетки пучка »тела». Наука. Дои:10.1126 / science.aax4947.
  3. ^ Харрис Н. (март 2016 г.). «ИММУНОЛОГИЯ. Загадочная клетка пучка в иммунитете». Наука. 351 (6279): 1264–5. Bibcode:2016Научный ... 351.1264H. Дои:10.1126 / science.aaf5215. PMID  26989236. S2CID  206648737.
  4. ^ Howitt MR, Lavoie S, Michaud M, Blum AM, Tran SV, Weinstock JV и др. (Март 2016 г.). «Клетки пучка, вкусовые хемосенсорные клетки, организуют иммунитет к паразитам 2 типа в кишечнике». Наука. 351 (6279): 1329–33. Bibcode:2016Научный ... 351.1329H. Дои:10.1126 / science.aaf1648. ЧВК  5528851. PMID  26847546.
  5. ^ а б c d Gerbe F, Legraverend C, Jay P (сентябрь 2012 г.). «Клетки пучка кишечного эпителия: спецификация и функции». Клеточные и молекулярные науки о жизни. 69 (17): 2907–17. Дои:10.1007 / s00018-012-0984-7. ЧВК  3417095. PMID  22527717.
  6. ^ О'Доннелл, Энн Мари; Накамура, Хироки; Пури, Прем (10.11.2019). ""Клетки пучка ": новый игрок в болезни Хиршпрунга". Европейский журнал детской хирургии. 30 (1): s – 0039–1700549. Дои:10.1055 / с-0039-1700549. ISSN  0939-7248. PMID  31707728.
  7. ^ а б c Нево С., Кадури Н., Абрамсон Дж. (Июнь 2019 г.). «Клетки пучка: от слизистой оболочки к тимусу». Письма иммунологии. 210: 1–9. Дои:10.1016 / j.imlet.2019.02.003. PMID  30904566.
  8. ^ а б c d фон Мольтке J (2018). «Клетки пучка кишечника». Физиология желудочно-кишечного тракта. Эльзевир. С. 721–733. Дои:10.1016 / b978-0-12-809954-4.00031-1. ISBN  978-0-12-809954-4. Получено 2020-01-29.
  9. ^ а б Банерджи А., МакКинли Е.Т., фон Мольтке Дж., Коффи Р.Дж., Лау К.С. (май 2018 г.). «Интерпретация неоднородности в структуре и функции клеток кишечного пучка». Журнал клинических исследований. 128 (5): 1711–1719. Дои:10.1172 / JCI120330. ЧВК  5919882. PMID  29714721.
  10. ^ Рид Л., Мейрик Б., Энтони В. Б., Чанг Л. Ю., Крапо Д. Д., Рейнольдс Б. Ю. (июль 2005 г.). «Таинственная щеточная клетка легких: клетка в поисках функции». Американский журнал респираторной медицины и реанимации. 172 (1): 136–9. Дои:10.1164 / rccm.200502-203WS. ЧВК  2718446. PMID  15817800.
  11. ^ Банерджи А., Херринг К.А., Симмонс А.Дж., Ким Х., Маккинли И.Т., Чен Б. и др. (Май 2019). «526 - Роль спецификации и функции клеток пучка при воспалительном илеите». Гастроэнтерология. 156 (6): S – 106. Дои:10.1016 / s0016-5085 (19) 37056-8.
  12. ^ Стил С.П., Мельчор С.Дж., Петри В.А. (ноябрь 2016 г.). «Клетки пучка: новые игроки в лечении колита». Тенденции в молекулярной медицине. 22 (11): 921–924. Дои:10.1016 / j.molmed.2016.09.005. ЧВК  5159242. PMID  27717671.