Взаємодія між респіраторним мікробіомом та епітеліальними клітинами формує імунітет у легенях
Секція запалення, ремонту та розвитку
Національний інститут серця і легенів, Імперський коледж
Статті, пов’язані з "
Резюме
Епітеліальний бар’єр
Рис. 1.
Склад здорового дихального епітелію. Дихальні шляхи людини поділяються на верхні дихальні шляхи, які включають носову порожнину, глотку та гортань, та нижні дихальні шляхи, що включає провідні дихальні шляхи (трахею та бронхи), бронхіоли та альвеоли. Епітелій трахеї та великих дихальних шляхів складається з війчастих клітин («миготливий епітелій»), слизу (слизу), що виробляє келихоподібні клітини, нейроендокринних клітин та недиференційованих базальних клітин. Стромальні клітини, включаючи фібробласти, утворюють позаклітинний матрикс і модулюють обмін дихальних клітин епітелію. Альвеоли складаються з альвеолярних макрофагів та клітин альвеолярного епітелію I і II типу.
Легеневий мікробіом у здоров’ї та хворобах
Вкладка.1.
Огляд дослідження, щоб проілюструвати зміни в мікробіомі дихання при хронічних захворюваннях легенів
Гомеостатичний баланс між легенями та їх мікробіотою
Дихальний епітелій як датчик присутності мікроорганізмів
Дихальний епітелій не тільки забезпечує структурний бар’єр, але також важливий для вродженого імунного захисту господаря. Респіраторні епітеліальні клітини експресують різні рецептори розпізнавання малюнків (PRR) та секретують антимікробні молекули та муцини, які сприяють захисту від вторгнення патогенів [3]. PRR - це рецептори, кодовані генами клітин статевої лінії, які розпізнають збережені патогенно-асоційовані молекулярні структури (PAMP) або молекулярні структури, пов'язані з пошкодженням клітин [66-68]. Ці трансмембранні рецептори можуть активуватися незалежно від адаптивного імунної відповіді і їх можна розділити на чотири класи: платоподібні рецептори (TLR), RIG-I-подібні рецептори (RLR) цитоплазматичних білків, NOD-подібні рецептори (NLR) та C- Тип лектинових рецепторів (CLR) [69].
Респіраторні інфекції та ініціювання епітеліальної імунної відповіді
Інфекції відіграють центральну роль у викликанні та загостренні великої кількості хронічних респіраторних захворювань, таких як астма та ХОЗЛ [98]. Інфекції є основною причиною захворюваності та смертності у всьому світі і можуть бути спричинені бактеріями (наприклад,. Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae, Хламідіоз пневмонії) та віруси (наприклад, RSV, грип) [99, 100]. Інфекція зазвичай провокується впливом на дихальні шляхи бактеріальних клітин або частинок вірусу (рис.2).
Рис.2.
Реакція дихального епітелію на інфекцію. Бактерії та віруси зв'язуються з клітинними рецепторами, включаючи молекулу міжклітинної адгезії 1 (ICAM-1), залишки сиалової кислоти, фактор активації тромбоцитів (PAF) та маннозу-6-фосфат (Man-6-P). Патогенні мікроорганізми інтерналізуються клітинами дихального епітелію, що, в свою чергу, стимулює вироблення вроджених імунодефензинів та стимулювання внутрішньо- та позаклітинних імунних рецепторів, таких як митоподібні рецептори (TLR), RIG-I-подібні рецептори (RLR) та NOD-подібні Індуковані рецептори (NLR). У здорових людей після утворення вродженої протизапальної або адаптивної імунної відповіді патогени виключаються.
Базальні клітини, які діють як потенційні стовбурові клітини в провідних дихальних шляхах, знаходяться в найбільшій концентрації в трахеї, і їх кількість зменшується в нижчих відділах бронхіального дерева у напрямку до бронхіол. При пошкодженні ці клітини індукують підвищену регуляцію р63, фактора транскрипції, обмеженого до базальних клітин, який, мабуть, відіграє роль в епітеліально-мезенхімальному переході (ЕМТ) [132]. Можна показати, що базальні клітини епітелію, що відпочивають на фібробластичних вогнищах, розвивають підвищену реакційну здатність, що визначається експресією р63, і припускають частково мезенхімальний фенотип [133] - додаткові докази участі вихідних бронхіальних клітин у патогенезі ІПФ.
Загалом, діалог між конкретними бактеріальними спільнотами та господарем є динамічним процесом. На розселення та локалізацію бактеріальних спільнот у легенях впливають як клітинні компоненти в легенях, так і абіотичні фактори зовнішнього середовища (температура, значення рН, слиз та ПАР). Зокрема, втрата бар’єрної функції може вплинути на склад дихального мікробіома, оскільки він забезпечує проникнення патогенних мікроорганізмів та інших частинок. Однак очевидно, що потрібно більше даних для кращого опису характеру діалогу між дихальною мікробіотою та епітеліальними клітинами в легенях, а отже, кращим розумінням функції та механізмів, за допомогою яких мікробіом формує імунітет у легенях.
Вісь кишечник-легеня
Висновки та перспективи на майбутнє
Заява про розкриття інформації
Автори заявляють, що немає конкуруючих інтересів чи конфліктів інтересів.