Кишечник младенца — фундамент иммунитета

Иммунитет

Доктор Трэвис де Вульф

Об этой статье

Авторы

Доктор Трэвис де Вульф (Travis J. De Wolfe) PhD

Доктор Ларисса Селиберто (Larissa Celiberto) PhD

публикация 21 января 2022

Обновлять 30 августа 2024

Содержание

ru_chapters_mobile

Pазвитие врожденного иммунитета

Развитие кишечной иммунной системы начинается еще в утробе матери и продолжается в течение всего периода грудного вскармливания. До рождения в кишечнике младенца образуются незрелые лимфоидные структуры, включая Пейеровы бляшки и брыжеечные лимфатические узлы (рисунок 1А). Поскольку эти структуры созревают лишь через некоторое время после рождения, эпителий кишечника вырабатывает антимикробные пептиды (AMP), которые функционируют в качестве защитного барьера для первых микроорганизмов, колонизирующих кишечник (рисунок 1B).¹Слизь — еще одна важная барьерная структура, которая вырабатывается бокаловидными клетками и секретируется на поверхность слизистой ЖКТ. Вместе эти компоненты врожденного иммунитета создают защитный барьер и играют ключевую роль в ограничении прямого контакта микробиоты кишечника с его эпителиальными клетками, особенно во время колонизации и закрепления микробиоты в кишечнике.

80% Более 80% клеток, продуцирующих Ig в организме, находятся в кишечнике

Bажная роль адаптивного иммунитета

Продуцируемый иммуноглобулин A (IgA) обладает различной аффинностью к микроорганизмам и пищевым антигенам, поступающим в кишечник. Секретируемый IgA связывает свои мишени в просвете кишечника и ограничивает их способность прилипать к эпителию кишечника и/или проникать в сами клетки (рисунок 1B).² По мере прекращения грудного вскармливания микробиота кишечника ребенка становится все более разнообразной и концентрированной. Важную роль в это время играют изменение рациона питания и созревание слизистой кишечника. Это требует совершенствования защитных функций эпителиального барьера, что и происходит во время созревания местных лимфоидных структур. Активированные клетки Панета, локализующиеся в основании крипт тонкой кишки, начинают продуцировать защитные белки (дефензины), позволяя другим эпителиальным клеткам уйти от продукции AMP и сосредоточиться на своих основных функциях. Наконец, происходит увеличение скорости пролиферации и обновления эпителиальных клеток наряду с повышенной секрецией слизи (рисунок 1C).

РИСУНОК 1. Развитие микробиоты и иммунной системы кишечника до рождения (A), во время грудного вскармливания (B) и после его прекращения (C).

По материалам Brandtzaeg P, 2017³ and Ximenez C et al, 2017⁶

Bажность кишечного гомеостаза

Не менее 80% Ig-продуцирующих клеток организма расположены в кишечнике3: это самый большой эффекторный орган гуморального иммунитета. Специализированные эпителиальные клетки, захватывающие антигены (М-клетки), выполняют функцию «пропускного пункта», облегчая транспортировку антигенов, происходящих из комменсальных бактерий, компонентов пищи или патогенов, из просвета кишечника к расположенным глубже лимфоидным клеткам. Эти антигены будут затем переварены дендритными клетками (ДК) и презентированы адаптивной иммунной системе.

Вместе различные компоненты кишечного иммунитета способствуют гомеостазу посредством двух противовоспалительных стратегий (рисунок 1C):

1) Иммунное избегание чужеродных антигенов ограничивает / предотвращает избыточную колонизацию кишечника или проникновение микробов в его слизистую оболочку. Эту функцию выполняет sIgA.³

2) Пероральная толерантность действует путем ограничения местного и периферического иммунного ответа на безвредные антигены, которые вступают в контакт с эпителиальным барьером.⁴ Эта функция зависит от Treg-клеток, выполняющих регуляторные функции (рисунок 2).³ Когда эти стратегии функционируют корректно, регуляторные и эффекторные функции иммунной системы с учетом особенностей комменсальной микробиоты приводят к установлению длительных гомеостатических отношений между нашим организмом и микроорганизмами, которые будут иметь долгосрочные последствия для здоровья человека.⁵

ИММУННЫЕ КЛЕТКИ И НЕ ТОЛЬКО: важность слизистого кишечного барьера

(доктор Ларисса Челиберто)

Стенка кишечника выстлана одним слоем клеток, называемым кишечным эпителием, поверх которого лежит плотный слой слизи (рисунок 1). Вместе эти барьеры ограничивают микробное взаимодействие в просвете кишечника, а также защищают основные компоненты иммунной системы от ненужной активации микробиотой³. В состав слизистого барьера входит муцин 2 (MUC2), гликопротеин, богатый молекулами сахаров, который обеспечивает основные свойства слизи. Недавние исследования показали, что микробиота значительно влияет на созревание и функционирование кишечного слизистого барьера, тогда как типы сахаров, входящие в состав MUC2, могут влиять на то, какие бактерии способны связываться с ним или использовать его и его сахарные цепи в качестве источника питательных веществ7. Примечательно, что нарушение этого барьера может привести к увеличению проникновения потенциально вредных бактерий из просвета кишечника в его стенку, что может привести к системной инфекции и воспалению⁸. Повреждение слизистого барьера и дисбиоз микробиоты кишечника⁹ наблюдаются при некоторых заболеваниях, например, воспалительных заболеваниях кишечника (ВЗК)^10,11, сахарном диабете¹² и т. д., что подчеркивает важность этого защитного барьера для здоровья человека.

РИСУНОК 2. Клетки и функции врожденного и адаптивного иммунитета.

Источники

^{1 Kai-Larsen Y, Bergsson G, Gudmundsson GH, et al. Antimicrobial components of the neonatal gut affected upon colonization. Pediatr Res. 2007 May;61(5 Pt 1):530-6.}

^{2 Corthésy B. Multi-faceted functions of secretory IgA at mucosal surfaces. Front Immunol. 2013 Jul 12;4:185.}

^{3 Brandtzaeg P. (2017) Role of the Intestinal Immune System in Health. In: Baumgart D. (eds) Crohn's Disease and Ulcerative Colitis. Springer, Cham.}

^{4 Commins SP. Mechanisms of Oral Tolerance. Pediatr Clin North Am. 2015 Dec;62(6):1523-9.}

^{5 Belkaid Y, Hand TW. Role of the microbiota in immunity and inflammation. Cell. 2014 Mar 27;157(1):121-41.}

^{6 Ximenez C, Torres J. Development of Microbiota in Infants and its Role in Maturation of Gut Mucosa and Immune System. Arch Med Res. 2017 Nov;48(8):666-680.}

^{7 Schroeder BO. Fight them or feed them: how the intestinal mucus layer manages the gut microbiota. Gastroenterol Rep (Oxf). 2019 Feb;7(1):3-12.}

^{8 Miner-Williams WM, Moughan PJ. Intestinal barrier dysfunction: implications for chronic inflammatory conditions of the bowel. Nutr Res Rev. 2016 Jun;29(1):40-59.}

^{9 Levy M, Kolodziejczyk AA, Thaiss CA, et al. Dysbiosis and the immune system. Nat Rev Immunol. 2017;17(4):219-232.}

^{10 Swidsinski A, Loening-Baucke V, Theissig F, et al. Comparative study of the intestinal mucus barrier in normal and inflamed colon. Gut. 2007 Mar;56(3):343-50.}

^{11 Johansson ME, Gustafsson JK, Holmén-Larsson J, et al. Bacteria penetrate the normally impenetrable inner colon mucus layer in both murine colitis models and patients with ulcerative colitis. Gut. 2014 Feb;63(2):281-91.}

^{12 Chassaing B, Raja SM, Lewis JD, et al. Colonic Microbiota Encroachment Correlates With Dysglycemia in Humans. Cell Mol Gastroenterol Hepatol. 2017 Apr 13;4(2):205-221.}