Oshqozon-ichak epiteliyasining tug'ma immuniteti - hududiylashuv va organoidlar yangi model sifatida

Insonning oshqozon-ichak trakti mikrobial stimullar bilan doimiy aloqada bo'ladi. Uning to'siqlari kommensal bakteriyalar bilan birgalikda yashashni ta'minlashi kerak va shu bilan birga kirib kelgan patogenlarni kuzatish imkonini beradi. O'zaro ta'sir markazida epiteliya qatlami yotadi, bu tananing chegaralarini belgilaydi. U mikroblarga yallig'lanish reaktsiyalarini o'rnatish uchun Toll-like retseptorlari kabi ko'plab turli tug'ma immunitet sensorlari bilan jihozlangan. Ushbu murakkab tizimning disfunktsiyasi yallig'lanish bilan bog'liq patologiyalarni keltirib chiqaradi, masalan, yallig'lanishli ichak kasalligi. Biroq, hujayra o'zaro ta'sirining murakkabligi, ularning molekulyar asoslari va rivojlanishi hali ham yaxshi tushunilmagan. So'nggi yillarda ildiz hujayralaridan olingan organoidlar rivojlanish va keng ko'lamli patologiyalar, shu jumladan yuqumli kasalliklar uchun istiqbolli modellar sifatida tobora ortib bormoqda. Bundan tashqari, organoidlar in vitro epiteliyaning tug'ma immunitetini o'rganishga imkon beradi. Ushbu sharhda biz tug'ma immunitetni sezish va rivojlanishni muhokama qilish uchun oshqozon-ichak epitelial to'sig'i va uning mintaqaviy tashkilotiga e'tibor qaratamiz.

Mikrobial stimullarga ta'sir qilish immunitetni yaxshilashi mumkin, chunki mikrobial stimullar organizmni immunitet hujayralari va immun molekulalarini ishlab chiqarishni rag'batlantirishi mumkin va shu bilan tananing immun reaktsiyasini rag'batlantirishi mumkin. Xususan, mikrob stimulyatorlariga ta'sir qilish makrofaglar, dendritik hujayralar va tabiiy qotil hujayralar kabi immunitet hujayralarini faollashtirishi, immunitet hujayralarining ko'payishi va differentsiatsiyasini tezlashtirishi va immunitet hujayralarining hayotiyligi va kasalliklarga chidamliligini oshirishi mumkin. Bundan tashqari, mikrobial stimullar yallig'lanish reaktsiyalarini va immunitetni tartibga solishni rag'batlantirishi va organizmning patogenlarga qarshi immunitetini yaxshilashi mumkin. Shuning uchun mikrobial ogohlantirishlarga oqilona ta'sir qilish inson immunitetini yaxshilashga yordam beradi. Ko'rinib turibdiki, biz immunitetni yaxshilashimiz kerak. Cistanche immunitetni sezilarli darajada yaxshilashi mumkin. Go'sht kulida polisakkaridlar, ikkita qo'ziqorin, Huang Li va boshqalar kabi turli xil biologik faol moddalar mavjud. Ushbu ingredientlar immunitet tizimidagi turli xil go'sht turlarini rag'batlantirishi mumkin. hujayralar, ularning immunitetini oshiradi.

Cistanchening sog'liq uchun foydalari tugmasini bosing

Kalit so'zlar

Oshqozon-ichak trakti. Immunitet. Mintaqaviylashtirish va organoidlar.

Kirish

Oshqozon-ichak trakti (GI) ovqat hazm qilish uchun zarur bo'lib, og'iz bo'shlig'idan qizilo'ngach, oshqozon, ingichka ichak va yo'g'on ichak orqali anusgacha boradi. GI lümeni turli xil kommensallar, simbiontlar va ba'zan patogenlar tomonidan kolonizatsiyalangan. Mikrob kolonizatsiyasi oshqozonda 103 mikrob/ml dan kam bo'lgan gradientdan keyin ingichka ichakda 103-107 mikrob/ml va yo'g'on ichakda 1011-1012 mikrob/ml ([1-3] da ko'rib chiqilgan). Bezli oshqozondan boshlab, oshqozon-ichak trakti bir qavatli ustunli epiteliya hujayralari bilan qoplangan. Ushbu epiteliya qatlami jismoniy to'siqni ta'minlaydigan birlashma oqsil komplekslari bilan mahkam bog'langan turli xil maxsus hujayralarni o'z ichiga oladi (1-rasm).

Ichak mikrobiotasi, shuningdek yutilgan patogenlar va epiteliya hujayralari o'rtasidagi o'zaro ta'sir naqshni aniqlash retseptorlari (PRR), shu jumladan toll-o'xshash retseptorlar (TLR), nukleotidlarni bog'laydigan oligomerizatsiya domeni (NOD) - shunga o'xshash retseptorlar (NLRs) va boshqa vositalar orqali amalga oshiriladi. sitozolik retseptorlari (2-rasm, [7, 11] da ko'rib chiqilgan). Ushbu PRRlar mikrob bilan bog'liq molekulyar naqshlarni (MAMP) va zarar bilan bog'liq molekulyar naqshlarni (DAMP) tanib olishda asosiy rol o'ynaydi. Epiteliya hujayralarida PRR faollashgandan so'ng, quyi oqim signalizatsiya kaskadlari professional immun hujayralarini yo'naltirish uchun NF-kB yo'li kabi yallig'lanish yo'llari orqali turli sitokinlar va kimokinlarning ekspressiyasini keltirib chiqaradi ([8, 12-16] da ko'rib chiqilgan). Klassik PRRlarga qo'shimcha ravishda, yaqinda alfa-kinaz 1 (ALPK1) kabi bakterial faoliyatning qo'shimcha sensorlari topildi [17-19]. Yallig'lanishlar, NLR oqsillaridan tashkil topgan sitoplazmatik komplekslar, bakterial metabolitlar kabi qo'shimcha molekulyar naqshlarni taniydilar ([7, 9] da ko'rib chiqilgan).

Oshqozon-ichak traktining tug'ma immun javoblari, shu jumladan PRR sensori, potentsial zararli patogenlardan himoya qilish zaruratini turli xil luminal mikrobioma ta'siriga chidash qobiliyatini muvozanatlashi kerak. Shunday qilib, PRR signalizatsiyasining ifodasi va funktsiyasi nafaqat patogenni aniqlashga, balki to'qimalarning gomeostazasiga (1-quti) va yallig'lanish kasalliklari, shu jumladan o'tkir gastroenterit, gastrit va yallig'lanishli ichak kasalliklariga (IBD) katta ta'sir ko'rsatishi kutilmoqda. 12, 13, 20, 21]). Ushbu kasalliklarning har biri butunlay boshqacha patogenezlarni namoyon qilsa-da, ular muhim xususiyatga ega: atrof-muhit va tana o'rtasidagi interfeys sezilarli darajada buziladi. Shu bilan birga, ichak epiteliy qatlamidagi o'zgarishlar, xususan, uning tug'ma immun funktsiyasiga ta'sir qiluvchi o'zgarishlar yuqorida qayd etilgan kasalliklarning sababi yoki oqibati ekanligi haqida munozaralar davom etmoqda.

PRR signalizatsiyasi haqidagi ko'p ma'lumotlar gematopoetik hujayralardagi tadqiqotlar natijasida to'plangan. Epiteliya hujayralarida PRR signalizatsiya funktsiyalarini infiltratsiya qiluvchi immunitet hujayralaridan ajratish qiyin bo'ldi. Asosiy to'siqlar orasida sof epiteliya hujayralarini ajratib olish va PRRga qarshi ishonchli antikorlarni ko'tarishda qiyinchiliklar mavjud. Ichak epitelial ildiz hujayralaridan kelib chiqadigan organoidlarning rivojlanishi bilan birlamchi epiteliya hujayralarining tug'ma immun reaktsiyasini o'rganishga imkon beruvchi reduksionistik eksperimental model mavjud. Organoidlar o'z-o'zini tashkil qilish qobiliyatiga ega bo'lgan va boshlang'ich organning ba'zi funktsiyalarini (masalan, sekretsiya, filtratsiya, so'rilish, qisqarish) saqlaydigan ildiz hujayradan olingan 3- o'lchamli hujayra madaniyati sifatida aniqlanadi. Organoidlar to'qimalarda yashovchi kattalar ildiz hujayralaridan (ASC) yoki pluripotent ildiz hujayralaridan (PSC) o'stirilishi mumkinligi sababli, hujayralar o'zgarmaydi. Ikki turdagi organoidlar birgalikda taqlid qilinishi mumkin bo'lgan organlarning keng repertuarini qamrab oladi ([4, 22, 23] da ko'rib chiqilgan). Har ikkala texnologiya ham o'zining afzalliklariga ega ([4, 22, 23] da ko'rib chiqilgan). Misol uchun, ASC hosil bo'lgan organoidlarning kulturalari ulkan kengayish potentsialiga ega va nisbatan bir hildir va PSC hosil bo'lgan organoidlar murakkabroq, chunki ular turli xil rivojlanish kelib chiqishi hujayralarini (masalan, epitelial va mezenximal hujayralar) birlashtiradi. PSC-dan olingan organoidlar rivojlanish bosqichlarini tahlil qilishga imkon beradi, ammo in vivo [24] kabi epiteliya qatlamiga to'liq farqlanish darajasiga erisha olmaydi. Xomilalik to'qimalardan hosil bo'lgan ASC dan olingan organoidlar, shuningdek, homila epiteliyasining pishib etishini o'rganishga imkon beradi, chunki ular madaniyatda qariydi [24, 25].

Ushbu sharh organoidlardan foydalangan holda olib borilgan tadqiqotlarning fikrlarini ta'kidlaydi va epiteliyaning tug'ma immunitetini o'rganish uchun ushbu texnologiyaning imkoniyatlarini muhokama qiladi. Biz oshqozon-ichak traktida mintaqaviy tashkilotga e'tibor qaratamiz.

GI traktida mintaqaviy o'ziga xoslik va tug'ma immun signalizatsiya

Oshqozon-ichak kasalliklarini ko'rib chiqayotganda, ularning ba'zilari oshqozon-ichak traktining ma'lum bir qismi bilan chegaralanganligini ta'kidlash kerak. IBD Kron kasalligi (CD) va ülseratif kolitni (UC) o'z ichiga oladi, ular yallig'lanishning differensial va kasallikka xos shaklini ko'rsatadi: UC to'g'ri ichakda boshlanib, yo'g'on ichakda joylashgan bo'lsa, CD oshqozon-ichak traktining barcha qismlariga ta'sir qilishi mumkin. og'iz bo'shlig'idan anusgacha. Bundan tashqari, CD oshqozon-ichak traktida segmentar, uzluksiz yallig'lanish bilan tavsiflanadi, UC esa odatda yo'g'on ichakning doimiy yallig'lanishi sifatida tavsiflanadi ([26, 27] da ko'rib chiqilgan). Qizilo'ngach, oshqozon va yo'g'on ichakda saraton kasalligi yuqori bo'lib, infektsiya va yallig'lanish bu saratonlarning rivojlanishi va rivojlanishiga yordam beradi ([28, 29] da ko'rib chiqilgan). Bundan farqli o'laroq, ingichka ichakdagi malign transformatsiya juda kam uchraydi ([30] da ko'rib chiqilgan). Oshqozon-ichak traktidagi ushbu kasalliklarning aniq segmentga xosligi sirli bo'lib qolmoqda, ammo ularning mintaqaga xos kelib chiqishi epiteliya to'siqlari funktsiyasining qat'iy muvozanatlangan tizimi, tug'ma immunitet va shilliq qavatning yangilanishining mintaqaga xos buzilishlari bilan bog'liq deb taxmin qilish jozibali. . Shuning uchun GI traktidagi segmentlardagi farqlarni ta'kidlash qiziq.

GI trakti juda aniq jismoniy funktsiyalarga ega bo'lgan bir nechta anatomik aniqlangan segmentlarni o'z ichiga oladi ([31] da ko'rib chiqilgan). Oshqozonning asosiy vazifasi ovqatni hazm qilish va oshqozon kislotasi bilan kiruvchi patogenlarni yo'q qilishdir. Oziq moddalar oshqozonning epiteliya qatlamiga etib borishi shart emas; Shunday qilib, tana shilimshiq himoya to'sig'iga katta mablag 'sarflaydi, bu epiteliya hujayralarini nafaqat kislotadan, balki luminal tarkibdan ham himoya qiladi ([32, 33] da ko'rib chiqilgan). Bundan farqli o'laroq, ingichka ichakning asosiy vazifasi nafaqat ovqat hazm qilish, balki ozuqa moddalarini qabul qilishdir. Shunga mos ravishda, ingichka ichak villi ichak lümenine chiqib ketishi tufayli sezilarli darajada kengaygan sirt maydoniga ega bo'lib, hujayra sirtlari ozuqa moddalari bilan yaqin aloqada bo'ladi. Ovqat hazm qilishning katta qismi proksimal ingichka ichak, o'n ikki barmoqli ichak va jejunumda sodir bo'ladi, bu erda villi uzun va ingichka bo'ladi. Jejunumda antimikrobiyal peptidlarni chiqaradigan Paneth hujayralarining eng yuqori nisbati mavjud [34], ular ancha bo'shashgan shilliq qavatni bezatadi, shu bilan epiteliya qatlamini himoya qiladi va kriptlarni steril saqlaydi ([35] ko'rib chiqilgan).

Villi asta-sekin qisqaradi va yonbosh ichakka qarab kengayadi ([36] da ko'rib chiqiladi), bu erda yana shilimshiq himoyaning muhim qismini egallaydi: goblet hujayralarining eng yuqori nisbati bilan yonbosh ichakning shilliq qavati qalinroq va pastroq bo'ladi. hazm qilish va so'rilish tezligi jejunumga qaraganda [34] ([31] da ko'rib chiqilgan). Nihoyat, yo'g'on ichak suvni qayta singdiradi va trillionlab kommensal bakteriyalarni xavfsiz saqlashi uchun keng, qalin va ikki qatlamli shilliq qavatga joylashadi. Yo'g'on ichakda villi yo'q va kriptlar ingichka ichaknikidan kichikroq. Paneth hujayralari mavjud emas va goblet hujayralarining nisbati epiteliya qatlamining 25 foizini tashkil qilishi mumkin [37]. Shunday qilib, uchta ichak segmenti epiteliya hujayralari va mikrobiota o'rtasida xavfsiz masofani saqlash uchun turli strategiyalarga ega. MAMPning tan olinishi va immun yo'llarining faollashishi ushbu o'zaro ta'sirning yana bir qatlamidir va shuning uchun ular oshqozon-ichak trakti bo'ylab tuzilganligi juda oqilona ([38] da ko'rib chiqilgan). Biroq, bu PRR tashkilotining tuzilishini aniq shakllantiradigan qiziqarli jumboq bo'lib qolmoqda.

Ovqat hazm qilish va ozuqaviy moddalarni qabul qilish kabi mintaqaviy funktsiyalar uchun muhim bo'lgan genlar sefalokaudal o'qi bo'ylab fazoviy bo'linishni kuzatishi intuitiv bo'lsa-da ([39] da ko'rib chiqilgan), epitelial tug'ma immun signalizatsiya uchun bunday tashkilot kutilmagan. Oldingi tadqiqotlar MAMPlar bilan stimulyatsiyaga javoban PRR signalizatsiyasini tartibga solish haqida xabar bergan edi. Masalan, TLR4 ga sezgirlik tug'ilgandan keyin pasayadi, ehtimol tug'ruq paytida LPS ta'siri va ichakning keyingi kolonizatsiyasi [40]. Shuningdek, TLR9 ning CpG-DNK ligandlari bilan stimulyatsiyasi Tlr4 ifodasining pasayishiga olib keladi va TLR4 signalini inhibe qiladi [41]. Shunday qilib, oshqozon-ichak traktidagi mikroorganizmlar, ularning molekulalari va metabolitlari bilan aloqa qilish ichak lümenine nisbatan PRR ifodasini o'chirishga olib kelishi kutilgan edi ([14] da ko'rib chiqilgan). Biroq, TLRlarni nishonga olgan ishonchsiz antikorlar kabi texnik qiyinchiliklar tufayli yuzaga kelgan qarama-qarshi natijalar bu sohada chalkashliklarga olib keldi va ma'lum bir PRR ifodalanganmi yoki yo'qmi noma'lum edi ([42] da ko'rib chiqilgan). Tlr2 va Tlr4 mRNKlarining ex vivo izolyatsiya qilingan epiteliya hujayralari uchun dastlabki Shimoliy blotlari bu ikki Tlr molekulalarining ifoda darajalari segmentga xos ekanligini ko'rsatdi: Tlr2 asosan yo'g'on ichakda, Tlr4 esa asosan oshqozon va yo'g'on ichakda ifodalangan. Mualliflar buni "deb atashgan. ushbu TLRlarni strategik qismlarga ajratish" [43]. Yaqinda o'tkazilgan tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, segmentga xos ifodalashning ushbu printsipi ushbu ikkita TLRdan tashqariga chiqadi va har doim ham mikrob yukiga ergashmaydigan PRR signalizatsiyasining juda murakkab mintaqaviy tashkilotini aniqladi [44, 45].

Ikki tadqiqotning birinchisi Barton guruhidan olingan va TLR ifodasini tashkil qilishning bir necha darajalarini aniqlagan. Guruh mos ravishda TLR2, 4, 5, 7 va 9 ifodalarini tahlil qilish imkonini beruvchi reportyor sichqonlarning beshta shtamini yaratdi. TLR2 va 5 ingichka ichakda va proksimal yo'g'on ichakda ifodalangan, TLR4 yo'g'on ichakda va TLR7 va 9 ifodalanmagan. Ushbu sichqonlarning organoidlaridagi reportyor ifodasi in vivo ifodasini yaqindan taqlid qildi, bu ifoda mikrobiota yoki immun hujayralar bilan aloqa qilishdan mustaqil ekanligini ko'rsatdi [45].

Ikkinchi tadqiqot oshqozon-ichak traktining turli segmentlarini: korpus, pilorus, o'n ikki barmoqli ichak, jejunum, yonbosh ichak va yo'g'on ichakni qamrab olgan yangi yaratilgan inson va sichqon organoidlarining biobankidan foydalangan. Organoidlarning transkripsiyaviy tahlili Barton guruhi tomonidan bildirilgan TLRlarning ifodalanish modellarini tasdiqladi, ammo qo'shimcha ravishda TLR, NLR, yallig'lanish komponentlari va boshqa tug'ma immunitet bilan bog'liq genlarning differensial ifodalanishining keng ko'lamini aniqladi (3 va [44-rasmlar) ]). Masalan, Nod2 asosan oshqozonda ifodalangan, Nlrp1b, Nlrp6 va Aim2 kabi yallig'lanish yo'llarining bir nechta tarkibiy qismlarining ifodasi esa ichak bilan cheklangan. Turli retseptorlar bir xilda ifodalangan; masalan, Tlr3 ifodasi sichqoncha GI traktining har bir segmentida yuqori miqdorda aniqlangan, Tlr5 esa har bir segmentda, lekin kam miqdorda ifodalangan [44]. Natijada, har bir segment o'ziga xos, tug'ma immun retseptorlari va signalizatsiya komponentlariga ega bo'ladi.

Sichqonchani inson oshqozon-ichak organoidlari bilan taqqoslash shuni ko'rsatdiki, ikkala turda ham PRR signalizatsiya komponentlarini kompleks tashkil etish printsipi bir xil, ammo individual PRR ifoda profillari farq qilishi mumkin. TLR4 va NLRP6 kabi ba'zi PRRlar ikkala turning GI trakti bo'ylab xuddi shunday naqshlangan. TLR4 asosan oshqozon va yo'g'on ichakda ifodalangan va NLRP6 ifodasi ichak segmentlari bilan cheklangan. Boshqa tomondan, TLR1 va TLR2 kabi bir nechta PRR ikkala tur o'rtasida farq qiluvchi naqshlarni ko'rsatdi. Sichqoncha organoidlarida ikkalasining ifodasi oshqozon-ichak trakti bo'ylab ko'paygan va yo'g'on ichakda eng yuqori bo'lgan bo'lsa, odam organoidlarida ifodasi oshqozonda eng yuqori bo'lgan va oshqozon-ichak trakti bo'ylab kamayadi [44]. Bundan tashqari, TLR5 ning ifodasi inson organoidlarida yuqori bo'lib, eng yuqori darajalari oshqozonda kuzatilgan [44].

Yuqorida aytib o'tilganidek, organoidlar, shuningdek, ligand qo'shilishi va keyingi maqsadli gen ekspressiyasini tahlil qilish orqali ma'lum bir yo'lning funktsional ekanligini tekshirishga imkon beradi. Mintaqaga xos ekspressiya tahlilini to'ldirgan holda, tadqiqot shuningdek, inson va sichqon organoidlari mintaqaga xos funktsiyani ko'rsatishini aniqladi: sichqon oshqozoni TLR4 ligand LPSga javob berdi, lekin NF-ni tartibga solish orqali TLR2 ligand PAM3CSK4 yoki TLR5 ligand flagelliniga emas. KB maqsadli gen Cxcl2. Murine jejunum PAM3CSK4 va flagellinga javoban Cxcl2 ni yuqoriga ko'tardi, lekin LPS ga javoban emas. Bundan tashqari, yo'g'on ichak ushbu 3 sinovdan o'tgan barcha ligandlarga javoban Cxcl2 ni ifodaladi [44]. Aksincha, barcha mintaqalardagi inson organoidlari flagellinga javoban inson Cxcl2 analog IL-8 ni ifodalagan, ammo LPS va PAM3CSK ga javob bermagan [44]. Shunday qilib, ichakdagi PRRlarning nafaqat ifodasi, balki funktsiyasi ham yuqori darajada tashkil etilgan va segmentga xosdir. Ushbu tajribalar organoid muhitga qo'zg'atuvchini qo'shish orqali o'tkazildi, shuning uchun faqat bazal tomonni rag'batlantirdi, chunki apikal tomon organoidlarning yopiq lümeniga qaragan. Boshqa tajribalar shuni ko'rsatdiki, segmentdagi PRR ifodasi ma'lum hujayra turlari yoki hatto bazal bo'linma kabi subhujayra joylari bilan cheklanishi mumkinligi sababli, tashkilotning yanada yuqori darajasi mavjud. Bular quyida batafsilroq tavsiflanadi.

Oshqozon-ichak traktining har bir mintaqasi o'ziga xos tug'ma immunitet genlarini ifodalaydi. Umumlashtirish qiyin bo'lsa-da, hozirgi ma'lumotlar shuni ko'rsatadiki, TLRlar eng ko'p oshqozon va yo'g'on ichakda ifodalanadi, ingichka ichak esa yallig'lanish tarkibiy qismlarining ifodasi bilan tavsiflanadi. Hozirgi vaqtda asosiy molekulyar mexanizm va evolyutsion foyda aniq emas.

Ichakning turli segmentlarida epiteliya qatlamlarini qoplaydigan fizik va kimyoviy to'siqlar har biri o'ziga xos tahdidlarni kuzatishni talab qiladi, deb taxmin qilamiz. Masalan, oshqozon va yo'g'on ichak ikki qavatli qalin shilliq qavatga ega bo'lib, ichki shilliq qavati epiteliya qatlamiga mahkam yopishgan, ingichka ichak esa yupqa, yopishqoq shilliq qavat bilan qoplangan [46]. O'z navbatida, shilliq qavatlarning turli xil konstitutsiyalari, ehtimol, tegishli ichak segmentlarining turli funktsiyalari (hazm qilish va ozuqa moddalarini iste'mol qilish va suvning rezorbsiyasi) bilan bog'liq. Mukus qalinligi ma'lum joylarda zarur bo'lgan PRR turiga ta'sir qilishi mumkin.

Epiteliyda immun funktsiyasi bo'lgan maxsus hujayralar

Epiteliyaning tug'ma immunitetida uzoq vaqtdan beri mavjud bo'lgan tushuncha hujayra turiga xos tug'ma immunitet tan olinishining mavjudligi. Himoya funktsiyasiga ega bo'lgan maxsus epiteliya hujayralarining prototiplari mikrofold (M) hujayralar va Panet hujayralari - yaqinda maxsus goblet hujayrasi, qo'riqchi goblet hujayrasi bilan to'ldiriladi. Bunday ixtisoslashgan hujayralarning mavjudligi ozuqa moddalarini qabul qilish muvozanatini, mikrobiota bilan birgalikda yashashni va mumkin bo'lgan bosqinchilarni kuzatishni ta'minlaydigan murakkab va ortiqcha tizimlarni ta'kidlaydi. Organoidlarning yo'naltirilgan differentsiatsiyasi endi hujayra madaniyatida ushbu hujayralarni o'rganishga imkon beradi.

M hujayralari Peyer yamoqlarini qoplaydigan follikulalar bilan bog'langan epiteliyda joylashgan. Ular tartibsiz cho'tka chegaralari va qisqargan mikrovilli tuzilmalari bilan noyob morfologiyaga ega. Ularning roli immun javoblarni tartibga solish uchun ichak lümenidagi antijenlarni epiteliya qatlami bo'ylab asosiy limfoid to'qimalarga o'tkazishdir [47]. M hujayralarining o'zlari va follikulalar bilan bog'liq epiteliya bir nechta TLRni ifodalashi ko'rsatilgan [48] ([14] da ko'rib chiqilgan). Biroq, M hujayralarini o'rganish qiyin, chunki epiteliy to'qimasida ko'p bo'lmaydi va ular faqat Peyer yamoqlarining murakkab tuzilishi yaqinida joylashgan [47]. Shunga qaramay, M hujayralari yo'naltirilgan differentsiatsiya yordamida organoid madaniyatlarda yaratilishi mumkin. Buning uchun NF-kB ligandning retseptor faollashtiruvchisi (RANKL) muhitga qo'shiladi, bu M hujayralarining differentsiatsiyasiga xos bo'lgan SpiB transkripsiya faktorini yuqori tartibga soladi [49]. NF-kB subunit RelB uchun genetik jihatdan etishmayotgan sichqonlardan hosil bo'lgan organoidlar RANKL bilan stimulyatsiya qilinganidan keyin M hujayralarini ishlab chiqara olmaydi, bu NF-kB faollashuvi M hujayralarining rivojlanishi uchun muhim ekanligini ko'rsatadi [50]. Inson organoid madaniyatida, RANKLdan tashqari, limfotoksin va retinoik kislota M hujayralariga nisbatan differentsiatsiyani keltirib chiqarish uchun juda muhimdir. Ushbu M hujayralari rotavirus va reovirus kabi enterik viruslarni o'zlashtiradi, bu organoid madaniyatlarda ham tabiiy M hujayra funktsiyasining to'g'ri fenokopiyasini ko'rsatadi [51]. Kelajakdagi organoid ish epitelial NF-kB signalizatsiyasi, M hujayralari rivojlanishi va immun hujayralar bilan aloqaning o'zaro bog'liqligini ochishni davom ettirishi kerak.

Panet xujayralari kript tagida joylashgan ichak ildiz hujayralari bilan aralashib ketgan va ular antimikrobiyal peptidlarni chiqaradiganligi sababli uzoq vaqtdan beri ildiz hujayra bo'limining qo'riqchisi hisoblangan. Masalan, Paneth xujayralari alfa-defensinlarni chiqaradi, bu jarayon mikrobial naqshlar va tug'ma immunitet mexanizmlari bilan tartibga solinishi ko'rsatilgan [52, 53]. Bundan tashqari, birinchi marta sichqonchaning ingichka ichakchasidagi kript hududida aniqlangan NOD2 [54] Panet hujayralari tomonidan bir nechta alfa-defensinlar sekretsiyasini tartibga soladi, bu esa o'z navbatida adaptiv immunitetning faollashishiga olib keladi. Paneth hujayralari, shuningdek, TLR5 ni ifodalaydi va Paneth hujayra bilan boyitilgan organoidlar ayniqsa yuqori darajada TLR5 ni ifodalaydi. Rag'batlantirishdan so'ng RNK ketma-ketligi shuni ko'rsatadiki, oddiy ingichka ichak organoidlari NF-kB sitokinlari kabi flagellin bilan stimulyatsiyaga javoban TLR5 quyi oqimidagi maqsadli genlarning o'rtacha darajasini ifodalasa ham, ko'p sonli Paneth hujayralarini o'z ichiga olishga qaratilgan organoidlar ancha kuchliroq o'rnatiladi. javob, bu Paneth hujayralari ingichka ichakdagi flagellinga asosiy javob berishini ko'rsatadi [44, 45]. Maqsadli gen ekspressiyasidan farqli o'laroq, Paneth hujayralarining eng dramatik reaktsiyasi (degranulyatsiya, ekstruziya va hujayra o'limi) TLR ligandlari bilan stimulyatsiya bilan qo'zg'atmaydi, balki professional immun hujayradan olingan sitokin interferon-gamma bilan stimulyatsiyani talab qiladi [55]. Organoidlardan olingan bu natijalar in vivo [55] interferon-gamma stimulyatsiyasidan so'ng Paneth hujayralarining degranulyatsiyasi va ekstruziyasini ko'rsatadigan kuzatuvlarga mos keladi. Bu epiteliya qatlamidagi nazorat va muvozanat tizimini oqlangan tarzda ta'kidlaydi.

Goblet hujayralari epiteliya himoyasi uchun muhimdir, chunki ular epiteliya qatlamida shilliq to'siqni hosil qilish uchun muhim bo'lgan glikozillangan musinlarni ishlab chiqaradi ([56] da ko'rib chiqilgan). Sichqonlarda MUC2 etishmovchiligi spontan yallig'lanishga olib keladi va infektsiyaga moyillikni oshiradi [57, 58]. Yaqinda sichqonchaning yo'g'on ichakchasida sentinel goblet hujayralari deb nomlangan goblet hujayralarining bir qismi tasvirlangan. To'qima eksplantlaridan foydalangan holda, tadqiqot TLR1/2, 4 va 5 ligandlari ta'siriga javoban shilliq qavatning qalinlashishini aniqladi, lekin TLR9, NOD1 va NOD2 ligandlariga emas [59], Tlr 2 ning oldingi hisobotiga muvofiq. ,4 va 5 goblet hujayralarida ifodalanadi [60]. Mualliflar javob, shuningdek, Nlrp6 yallig'lanishining mavjudligiga bog'liq ekanligini va bir qator nokaut sichqonlarining to'qimalaridan foydalangan holda shilliq qavat limfotsitlariga bog'liq emasligini aniqladilar [59]. Bundan tashqari, oldingi hisobot NLRP6 yallig'lanishining goblet hujayralari tomonidan shilliq sekretsiyasi uchun muhimligini ko'rsatdi [61]. Tasvirlash shuni ko'rsatdiki, kriptning apikal hududlarida joylashgan o'ziga xos goblet xujayralari LPS ning lyuminestsent yorlig'i bilan endositozlangan [59]. Bu yangi deb ataladigan qo'riqchi goblet hujayralari TLR ligandlari bilan davolashdan so'ng nafaqat tez degranulyatsiya va epiteliyadan chiqarib yuboriladi, balki bo'shliqlar orqali hosil bo'lgan hujayralararo sitoplazmatik ko'priklar orqali qo'shni hujayralarga kaltsiy signalini uzatadi, bu esa shilliq sekretsiyani oshirish uchun boshqa goblet hujayralarini rag'batlantirishi mumkin [59] . Goblet hujayralari ham, Panet hujayralari ham sekretor naslga tegishli. Organoidlar ikkala hujayra identifikatoriga yo'naltirilgan farqlanishga imkon beradi, bu esa goblet hujayralarida yoki Paneth hujayralarida kuchli boyitilgan organoidlarni beradi [62]. Ushbu egri organoidlarning transkriptomlarini solishtirish differentsiatsiya yo'lining asosiy regulyatorlarini aniqlashga yordam berdi [63]. Omik ma'lumotlarning keyingi tahlili, shuningdek, ushbu organoidlarning funktsional tahlili tug'ma immunitetni himoya qilishda ikkala hujayra turining rolini yaxshiroq tushunishga imkon beradi.

Va nihoyat, ildiz hujayralarining o'zlari ham sichqonchaning ingichka ichak villi yoki Paneth hujayralarida topilmaydigan TLR4 [64, 65] kabi o'ziga xos PRRlarni ifodalashi haqida xabar berilgan. Bundan tashqari, murin kriptidagi Nod2 ifodasining aksariyati ildiz hujayralari bilan cheklangan ko'rinadi [67]. NOD2 ligand bilan stimulyatsiya ildiz hujayralarining omon qolishini va organoidlarning shakllanishini oshirdi, bu PRRlarning stimulyatsiyasi ichak epiteliya yangilanishini ham to'g'ridan-to'g'ri boshqarishi mumkinligini ko'rsatadi.

Shubhasiz, har bir hujayra turini batafsilroq qamrab olgan gen ekspressiyasi atlaslarini yaratish bo'yicha olib borilayotgan harakatlar tez orada butun tanada bo'lgani kabi, ichakda ham tug'ma immun signalizatsiyasining hujayra tuzilishi haqida to'liqroq tasavvur beradi [68-71]. ].

Hujayra polaritesi va yon tomonlarga xos tug'ma immunitet reaktsiyalari

Nihoyat, oshqozon-ichak trakti epiteliy hujayralari yuqori darajada qutblanganligini, ixtisoslashgan apikal tomoni uning mikrobiotasi bilan ichak bo'shlig'iga, bazolateral tomoni esa to'qimalarga qaraganligini hisobga olish ham dolzarbdir. Gomeostazda MAMPlar faqat apikal tomonga etib boradi. Biroq, epiteliya to'sig'i buzilganda, mikroorganizmlar ham bazolateral tomonga qarshi chiqishi mumkin. Shunday qilib, epiteliya hujayralari faqat bazolateral tomondan qo'zg'atilganda, signal tomonidan tahdidga mos keladigan yallig'lanishga qarshi javobni tanlashi mumkinligi taxmin qilingan. Misol uchun, TLR9 saraton hujayralarining apikal yoki bazolateral tomondan rag'batlantirilganda aniq signal yo'llarini keltirib chiqarishi ko'rsatilgan [72] va TLR5 faqat bazal tomondan rag'batlantirilganda NF-kB javob genini IL-8 qo'zg'atgan [73] ].
TLRlarga qarshi antikor belgilarini qo'llagan oldingi tadqiqotlar faqat bir tomonda o'ziga xos ifodani bildirgan bo'lsa ([14, 16] da ko'rib chiqilgan), HA yorlig'ini bo'yash yordamida TLR reportyor sichqonlarining tahlili buni tasdiqlamadi, aksincha TLR2, 4 va 5 ni ko'rsatdi. proksimal yo'g'on ichakning apikal va bazal tomonidagi retseptorlari hamda ba'zi hujayra ichidagi TLR4 [45]. Ushbu aniq farqlar, ehtimol, turli xil texnik yondashuvlar bilan bog'liq.

Organoidlar endi o'ziga xos immunitet reaktsiyalarini to'g'ridan-to'g'ri funktsional sinovdan o'tkazishga imkon beradi, chunki organoidlarda hujayra polarizatsiyasi saqlanib qoladi. Standart sharoitda organoidlar hujayradan tashqari matritsada o'stirilganda, apikal tomoni organoidning lümenine va bazal tomoni hujayradan tashqari matritsaga qaraydi [74-76]. Hujayradan tashqari matritsadan tashqarida o'stirilganda, qutblanish teskari bo'lishi mumkin [77, 78]. Organoidlardan olingan hujayralar kultura idishlari yoki transwelllar kabi standart hujayra madaniyati yuzasiga ekilganida, apikal tomoni quduqning lümenine qaragan [44, 79-82].

Bir nechta tadkikotlar apikal va bazal stimulyatsiya o'rtasidagi o'ziga xos farqlarga e'tibor bermasdan, ma'lum PRRlarning umumiy funktsiyasini sinash uchun organoidlardan foydalangan. Ushbu tadqiqotlar standart sharoitlarda hujayraning bazal tomonini rag'batlantiradigan organoidlar muhitidagi stimulni o'z ichiga oladi. Ushbu texnikadan foydalanib, NF-kB quyi oqim maqsadli genlarining yuqori regulyatsiyasi oshqozonda TLR4, ingichka ichakda TLR2 va 3 va sichqonlarning yo'g'on ichaklarida TLR2, 3, 4 va 5 ligandlari bilan bazal stimulyatsiyadan so'ng aniqlandi [44, 45, 83] va oshqozonda TLR2 va 5 ligandlari va odamning ingichka va yo'g'on ichaklarida TLR5 ligandlari [44]. Bundan tashqari, TLR4 agonistlari bilan sichqon yo'g'on ichak organoidlarining bazal stimulyatsiyasi hujayrali differentsiatsiyani, ayniqsa sekretor naslga [64] olib keldi, NOD2 agonistlari esa ildiz hujayralarining omon qolishini oshirdi [67, 84] va taurin NLRP{20}bog'liq regulyatsiyasini rag'batlantirdi. yallig'lanishga qarshi maqsadli gen IL-18 [85]. Ushbu tadqiqotlarning barchasida apikal stimulyatsiya sinovdan o'tkazilmagan.

Faqat bir nechta tadqiqotlar PRR ning o'ziga xos funktsiyalarini ko'rib chiqdi. Shunisi e'tiborga loyiqki, qutblangan saraton hujayralari liniyalari yordamida olib borilgan tadqiqotlardan farqli o'laroq, organoidlardan foydalangan holda olib borilgan tadqiqotlarning hech biri odatdagi NF-KB ga bog'liq proinflamatuar genning yon-o'ziga xos faollashuvini aniqlamadi. Odam yo‘g‘on ichak organoidlaridan olingan transvel monoqatlamlari apikal yoki bazal tomondan TLR1/2, 3, 4, 5, 7/8 va 9 ligandlari bilan stimulyatsiya qilinganda NF-kB maqsadli gen IL-6ning o‘xshash darajasini ifodalaydi. [82]. Sichqoncha oshqozon organoidlari, shuningdek, bir nechta tahlillarda, shu jumladan transwelllarda va LPSni organoidlar lümenine mikroin'ektsiyada TLR4 ligand LPS bilan apikal stimulyatsiyaga javob berdi [44]. Sichqoncha ingichka ichak epitelial hujayralari NF-kB maqsadli gen icam1 ni bir qator ligandlarga javoban ifoda etmadi, ular buzilmagan organoidlarga qo'shilganligidan qat'i nazar, bazal tomonni rag'batlantirdi yoki bitta, dissotsiatsiyalangan hujayralarga qo'shildi va shu bilan barcha rag'batlantirdi. tomonlar [55].

Biroq, NF-kB javobidan tashqari, yaqinda o'tkazilgan tadqiqot TLR3 ning yon-o'ziga xos funktsiyasini va uning virusli infektsiyadagi ahamiyatini aniqladi [82]. Odam yo'g'on ichak organoididan olingan monoqatlamlar bilan o'tkazilgan tajribalar natijalari shuni ko'rsatdiki, kritik virusga qarshi himoya genlari I va III tip interferonlarning ifodasi TLR3 agonisti bilan bazal stimulyatsiya qilinganidan keyin ko'tarilgan, lekin boshqa TLR agonistlari bilan stimulyatsiya qilinganidan keyin emas. Virus bilan kasallanganda, xuddi shunday, organoidlarning interferon reaktsiyasi apikal tomondan infektsiyaga nisbatan bazal tomondan infektsiyalanganida ancha kuchli edi. Bu organoidlardan olingan mono qatlamlarda, shuningdek, virus bilan mikroin'ektsiya qilingan organoidlarda ko'rindi. Tadqiqot keyinchalik AP{9}}B klatrin saralash adapterini TLR3 ning qutblangan ifodasi uchun javob beradigan molekula sifatida aniqladi. Shunga mos ravishda, Ap{11}}b yetishmaydigan sichqonlar virusli infektsiyadan keyin immunitetning kuchayganligini ko‘rsatdi [82]. Bu PRR ning qutblangan funktsiyasini tasdiqlaydi va patogenni aniqlash va himoya qilishni yanada modulyatsiya qilishda ushbu tartibga solish darajasining ahamiyatini ta'kidlaydi.

Hozircha qutblilik savoliga "bir o'lcham hammaga mos keladi" javobi yo'q va PRR signalizatsiyasining saytga xos xususiyatini hal qilish kelajak uchun texnik jihatdan qiyin vazifa bo'lib qolmoqda.

Tolerantlik mustamlakachilikka javob sifatida va standart rivojlanish dasturi sifatida

Epitelial tug'ma immunitetni tashkil etishga yordam beradigan mexanizmlar hali ham noaniq. Bu boradagi asosiy kontseptsiya tug'ilish paytida steril ichakni kolonizatsiya qilishdan so'ng bag'rikenglikning paydo bo'lishi, ya'ni imkoniyat oynasi deb ataladi ([86-88] da ko'rib chiqilgan). Ushbu kontseptsiya tug'ilgandan keyin tug'ma va adaptiv immunitet tizimining boshlang'ich davrini nazarda tutadi, bu immunitet gomeostazi va keyingi xost-mikrobial o'zaro ta'sir uchun zamin yaratadi.

Neonatal immunitet tizimi va epiteliyaning tug'ma immuniteti bepushtlikdan mikrobiota bilan birgalikda yashashga o'tishni o'zlashtirish uchun noyob tarzda jihozlangan. Tug'ilganda, insonning yangi tug'ilgan ichaklari ichak villi va Paneth hujayralarini o'z ichiga olgan kriptlar bilan to'liq etuk bo'ladi. Sichqonchaning neonatal ichak epiteliy qatlami etukroq bo'lib, rivojlanishning turli bosqichlarini solishtirganda transkriptom darajasida o'lchanadigan keskin o'zgarishlarga uchraydi [89] va to'qimalar arxitekturasida va hujayra differentsiatsiyasida ko'rinadi: kript-villus o'qi hali shakllanmagan va hujayra proliferatsiyasi. pastroq, hujayralar migratsiyasi yoki eksfoliatsiyasi yo'q. U etuk Paneth hujayralarini o'z ichiga olmaydi; ammo, enterotsitlar katelisidinga o'xshash mikroblarga qarshi peptid (CRAMP) ishlab chiqaradi [90]. Panet hujayralari tug'ilishdan 2 hafta o'tgach kriptlar paydo bo'lganda paydo bo'ladi [91]. Sutdan ajratish vaqtida epiteliy kriptlar va villi, enterotsitlar, goblet hujayralari va enteroendokrin hujayralar bilan to'liq shakllanadi; Paneth hujayralari mikroblarga qarshi peptid ishlab chiqarishni o'z zimmasiga oldi; va goblet hujayralari shilliq qavatni hosil qilish uchun musinlar ishlab chiqarishni ko'paytirdi ([92] ko'rib chiqilgan).

Epiteliyning yoshga bog'liq bo'lgan bu o'tishi ingichka ichak epiteliyasida TLR5 ifodasining asta-sekin kamayishi bilan birga keladi. Shu bilan birga, neonatal davrda TLR3 ifodasi ortadi. TLR2, 4 va 9 kabi boshqa PRRlar neonatal va kattalar sichqonlarida xuddi shunday darajada ifodalangan [45, 93].

Tug'ilgandan keyin PRR ifodasi va funktsiyasini tartibga solishga olib keladigan mexanizmlar noaniq bo'lib qolmoqda. Yuqorida aytib o'tilganidek, bir nechta tadqiqotlar atrof-muhitning, xususan, mikrobial kolonizatsiyaning tug'ilgandan keyin PRR ifodasini tartibga solishga hissa qo'shishini taklif qildi [40, 41] ([14] da ko'rib chiqilgan). Biroq, mikrobsiz va o'ziga xos patogensiz sichqonlar ingichka ichakda ham, yo'g'on ichakda ham TLR ifodasida farqlarni ko'rsatmadi, bu erta davrda TLR3 ning ko'tarilishi yoki TLR5 ning pasayishi mikrobiotaga bog'liq emasligini ko'rsatadi [45, 93]. Bundan tashqari, organoidlarda PRR signalizatsiya komponentlarining hammasi emas, ko'plarining ifodasi allaqachon mikrobial mahsulotlar bilan hech qachon aloqada bo'lmagan to'qimalardan organoidlarda aniqlangan [44]. Bu shuni ko'rsatadiki, tug'ma immun signalizatsiya yo'llari tashkil etilishining katta qismi mikrobiota bilan aloqa qilishdan mustaqil ravishda aniqlanadi va yuqorida tavsiflanganlar kabi standart rivojlanish jarayonlari bilan belgilanadi, bu esa oshqozon-ichak trakti bo'ylab umumiy to'qimalarning o'ziga xosligini shakllantiradi. . Bu balog'at yoshida atrof-muhit omillari tomonidan PRR ifodasini yanada nozik sozlashni istisno qilmaydi.

Epiteliya mikrobial o'zaro ta'sirini o'z vaqtida tartibga solishning ahamiyati etuk bo'lmagan epiteliya mikrobial kolonizatsiyaga erta duch kelganda aniq bo'ladi: erta tug'ilgan chaqaloqlar ichak nekrozi, tizimli sepsis va ko'p a'zolar bilan tavsiflangan nekrotizan enterokolit (NEK) rivojlanishiga moyil bo'ladi. muvaffaqiyatsizlik. Patogenez ko'p faktorli deb hisoblansa-da, bir qator tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, u erta ichakdagi yallig'lanishga qarshi signalizatsiya va tuzatish mexanizmlari o'rtasidagi nomutanosiblikka javoban rivojlanadi ([94] da ko'rib chiqilgan) va PRRlarning hissasi taklif qilingan [41, 65, 95] –97]. Bir nechta tadqiqotlarda inson homila organoidlari [24, 98, 99], NEC modeli [100] uchun bakteriya va gipoksiya ta'siriga uchragan oddiy sichqon organoidlari yoki sichqon NEC modelidagi organoidlar, shuningdek NEC bemorlaridan [101] foydalanilgan. Kelgusi tadqiqotlar NECdagi epiteliya hissasini yanada aniqlash uchun ushbu o'rnatilgan va yangi organoid modellardan foydalanadi.

IBD ning epiteliyaga bog'liq tomonlarini organoidlar bilan modellashtirish

Ichak epiteliya to'sig'ining yaxlitligini yo'qotish IBD, ya'ni CD va UC ning o'ziga xos xususiyati bo'lib, irsiy moyillik, atrof-muhit omillari, ichak mikrobiotasining o'zgarishi, mahalliy va tizimli immun javobning o'zgarishi (ko'rib chiqilgan) bilan bog'liq. [27] da). Mavjud terapevtiklar asosan IBDdagi (aberrant) immun javoblarga qaratilgan bo'lib, ular javob bermaslik va yon ta'sirlarning yuqori darajasi bilan bog'liq ([27] da ko'rib chiqilgan). IBD patofiziologiyasiga epiteliyaning o'ziga xos hissasini yaxshiroq tushunish, shuningdek, ichak epiteliya to'sig'ini tiklashga va shu bilan shilliq qavatni davolashga bevosita ta'sir ko'rsatishi mumkin bo'lgan yangi terapevtik maqsadlarni aniqlash uchun talab qilinadi.

Epiteliya patologiyasi haqida tushunchaga ega bo'lish uchun bir nechta guruhlar UC yoki CD bilan kasallangan individual bemorlardan hosil bo'lgan organoidlardan tashkil topgan tirik biobanklarni yaratdilar. Garchi bu yondashuv aniq bo'lsa-da, hozirgacha faqat bir nechta tadqiqotlar ushbu bemorlar guruhidan olingan organoidlardan olingan natijalar haqida xabar berdi [102-104]. Buni IBD bilan og'rigan bemorlardan organoidlarni hosil qilish qiyinroq ekanligini kuzatish bilan izohlash mumkin. Bizning tajribamiz shuni ko'rsatadiki, CD bilan kasallangan bemorlarda hosil bo'lgan organoidlar birinchi o'tish paytida sekinroq o'sadi va ba'zi namunalar yo'qoladi - bu madaniyatlarda bakterial ifloslanishning yuqori darajasi bilan bog'liq edi [105].

IBD bilan og'rigan bemorlardan olingan organoidlarning xarakteristikasi o'lchamlari va tomurcuklanma qobiliyatining pasayishi, hujayralar o'limining ko'payishi, luminal qoldiqlar va epiteliya hujayralarining qisman teskari polarizatsiyasi [106] bilan fenotipni aniqladi. UC yoki CD bemorlarining organoidlarini global taqqoslash va sog'lom nazorat qilish shuni ko'rsatdiki, ichak epiteliyasida ko'rilgan transkripsiya va metilatsiya farqlari in vitro [102, 103, 107] saqlanib qolgan. Bundan tashqari, CD bo'lgan bemorlardan olingan organoidlardan oldingi tadqiqot IBDda ichak ildiz hujayralarining doimiy o'zgarishini taklif qildi. Bu faol CD lezyonlaridan hosil bo'lgan organoidlar ichak epitelial ildiz hujayralari markerlarining yuqori ifoda darajasini saqlab turishi kuzatuviga asoslangan edi [108]. Bu ma'lum darajada yaqinda o'tkazilgan tadqiqotda tasdiqlangan bo'lib, unda bolalarda IBD bo'lgan bemorlardan olingan yo'g'on ichak organoidlari antigen taqdim etuvchi genlarning uzoq muddatli ekspressiyasini ko'rsatdi [109].

Ichak epiteliya to'sig'i funktsiyasidagi o'zgarishlarga, shu jumladan IBDda uchraydigan qattiq birikmalar va desmosomalarning yo'qolishiga e'tibor qaratildi [110], CD bilan og'rigan bemorlarning organoidlari madaniyat sharoitida ushbu birikma o'zgarishlar fenotipini saqlab turishi ko'rsatildi [105]. Bu, ayniqsa, organoidlar kuchli yallig'lanish joylaridan hosil bo'lganda edi [105]. Birlashma oqsillarining kamayishi, shuningdek, yallig'lanishga qarshi sitokin TNF- va / yoki IFN- [106, 111] qo'llanilishi orqali sog'lom donorlarning organoidlarida ham sabab bo'lishi mumkin. Shu bilan birga, IBD bilan og'rigan bemorlarda organoidlardagi birikma oqsillari o'zgarishining qat'iy shakli faqat oqsil darajasida kuzatilgan, ammo mRNK darajasida emas [105].

Ushbu kuzatishlar IBD bilan og'rigan bemorlarning organoidlarida bir nechta o'zgarishlar mavjudligini ko'rsatadi. Ba'zi, lekin barchasi emas, doimiy o'zgarishlar RNK darajasida emas, faqat oqsilda ko'rinadi, bu IBD bilan og'rigan bemorlarning organoidlarida transkripsiyadan keyingi modifikatsiyalarda yoki oqsil degradatsiyasida doimiy o'zgarishlar mavjudligini ko'rsatadi. Biroq, bu hali ham batafsil o'rganilishi kerak.

Yallig'langan epiteliyning ifoda shakllarida doimiy o'zgarishlarga nima sabab bo'lishi aniq emas. Mikrobiotaning ta'siri uzoq vaqtdan beri shubha qilingan; ammo, yaqinda o'tkazilgan tadqiqot shuni ko'rsatdiki, mikrobiotaning epiteliyga ta'siri vaqt o'tishi bilan yo'qoladi [112]. Tadqiqotda bir nechta sichqoncha qurilmalari solishtirildi, chunki sichqon koloniyalarining turli mikrobioma tarkibi in vivo tadqiqotlarda chalkash omillar sifatida aniqlangan. Ushbu ta'sirni aniqlashtirish uchun tadqiqot mikrobsiz sichqonlarning epitelial izolatlari va organoid madaniyatlarini va turli mikrobiota bilan ikkita alohida patogensiz sichqon koloniyalarini solishtirdi. Yangi izolyatsiya qilingan epiteliya RNK va oqsil darajasida mikrobiota ta'sirining izini ko'rsatgan bo'lsa-da, bu ta'sir bir necha haftalik ingichka ichak organoidlari madaniyatidan keyin yo'qolgan [112]. Shuningdek, xuddi shu IBD bemorlarining yallig'langan yoki yallig'lanmagan hududlarida hosil bo'lgan organoidlarning gen ekspressiyasini global taqqoslash shuni ko'rsatdiki, yallig'langan hududlarning IBD organoidlari madaniyatda bir necha hafta o'tgach, yallig'lanish gen ifodasini yo'qotgan. Keyin organoidlarning transkriptomlari har bir bemor uchun to'plangan; Shunday qilib, IBD va sog'lom nazorat o'rtasidagi doimiy farqlar saqlanib qoldi. IBD organoidlaridagi yallig'lanish fenotipi keyinchalik sitokin kokteyli qo'shilishi bilan qayta qo'zg'atilishi mumkin [107]. Umuman olganda, bu IBD bemorlarining organoidlarida kuzatilgan doimiy o'zgarishlar mikrobiota yoki sitokinlar bilan aloqa qilishdan mustaqil ekanligini ko'rsatadi.

Shunday qilib, IBD bilan og'rigan bemorlarning ichak epiteliya hujayralarida ba'zi doimiy o'zgarishlar tug'ma immun signalizatsiyasidagi o'zgarishlar tufayli yuzaga kelishi mumkinligini taxmin qilish oqilona bo'lsa-da, hozirda buning dalillari kam. Bundan tashqari, ichakdagi yallig'langan hududlarda kuzatilgan epiteliya o'zgarishlarining hammasi ham tozalangan epiteliyda doimiy ravishda saqlanib qolmaydi, bu mahalliy muhitning muhim hissalarini ko'rsatadi. Kelajakda immunitet hujayralarini, yallig'lanish sitokinlarini stimulyatsiya qilishni va mikroorganizmlar bilan birgalikda madaniyatlarni o'z ichiga olgan murakkab organoid modellari bilan yangi tadqiqotlar ushbu farazni batafsilroq ko'rib chiqishga yordam berishi kerak.

Xulosa, kelajak istiqbollari va istiqbollar

Xulosa qilib aytganda, oshqozon-ichak traktidagi ko'plab kasalliklar to'liq tushunilmagan bo'lsa-da, ko'payib borayotgan dalillar oshqozon-ichak epiteliysining ularning ko'pchiligining patogenezida muhim rolini ko'rsatmoqda - garchi uning o'ziga xos roli noaniq bo'lib qolmoqda.

Oshqozon-ichak trakti epiteliysining tug'ma immun funktsiyasi haqidagi cheklangan bilimlar tegishli eksperimental modellarning etishmasligi bilan bog'liq. Organoid texnologiyasini joriy qilish bilan bu muammoni bartaraf etish uchun katta qadam tashlandi. Oshqozon-ichak traktining har bir hududidan hosil bo'lgan organoidlar mavjud bilimlarni sezilarli darajada oshiradi. Oldingi tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, organoidlarning paydo bo'lishi asosan oshqozon-ichak traktining malign o'smalaridan hosil bo'lgan transformatsiyalangan hujayra chiziqlaridan farqli o'laroq, birlamchi oshqozon-ichak hujayralarining reaktsiyalarini kuzatish imkoniyatini beradi. Organoidlarning eng hayratlanarli xususiyatlaridan biri shundaki, ular balog'at yoshida hujayra o'ziga xosligining bir qismi sifatida yaratilgan oshqozon-ichak trakti segmentining o'ziga xos xususiyatlarini saqlab qoladilar. Hozirgi eksperimental tadqiqotlarga ko'ra, mintaqaviy o'ziga xoslik oshqozon-ichak ildiz hujayralarida o'rnatiladi. Shu nuqtai nazardan, ushbu ichki dasturlash rivojlanish jarayonida qanday va qachon sodir bo'lishini aniq aniqlash qolgan masala bo'ladi.

Epiteliya atrof-muhitga qanday munosabatda bo'lishi yoki o'zaro ta'sir qilishi haqidagi aniq tushunchalarni ko'rib chiqayotganda, organoid texnologiyasi endi oshqozon-ichak epiteliyasidagi PRRlarning differentsial va segmentga xos ifodasi va funktsiyasini yoritishga imkon berdi. Butun oshqozon-ichak trakti ichidagi murakkab tartibga solish tizimlari uchun umumiy funktsional oqibatlar hali ham noaniq va kelajakda ularni hal qilish kerak bo'ladi. Buning uchun immun hujayralar ([113] da ko'rib chiqilgan), ichak nerv tizimining hujayralari [114] va luminal omillar, masalan, bakterial kokulturalar ([115] da ko'rib chiqilgan) bilan organoidlarni kokultura qilish ham muhim bo'ladi. 4).

Yana bir muhim jihat shundaki, IBD kabi GI kasalliklari bilan kasallangan bemor to'qimalaridan hosil bo'lgan organoidlar ular olingan tegishli to'qimalar namunalarida ko'rinadigan ba'zi xususiyatlarni saqlab qoladi. Bu nafaqat yallig'lanish bilan bog'liq o'zgarishlar, balki xavfli kasalliklarning o'zgarishi bilan bog'liq bo'lgan oshqozon-ichak kasalliklari patogeneziga epiteliya va kasallikning o'ziga xos hissasini yanada ochish uchun noyob imkoniyatni taqdim etadi. Ularning ikkalasi ham epiteliyadan kelib chiqadigan tug'ma immunitetning o'ziga xos hissasini o'z ichiga olishi mumkin. Buning uchun tizimli ravishda “jonli biobanklar”ni tashkil etish muhim qadam bo‘lardi. Kelajak haqidagi tasavvur sifatida, bunday tirik biobanklar hozirda faqat "o'lik" biomateriallar bilan ta'minlangan mavjud biobanklarga biriktirilishi mumkin. Bu nafaqat tadqiqot uchun, balki bemorlar uchun individual diagnostika va terapiyani osonlashtirishda yana bir muhim qadam bo'ladi.

Quti 1. GI traktidagi tug'ma immunitet va epitelial hujayralar kuzatilgan ta'sir epiteliya hujayralarida yoki professional immun hujayralarida tug'ma immun signalizatsiya bilan bog'liqmi, aniq emas.

Professional immun hujayralari va epiteliya hujayralarining o'zaro ta'sirini bartaraf etish uchun bir nechta tadqiqotlar epiteliyaga xos nokautlardan yoki yaqinda epiteliya organoidlaridan foydalangan. Sichqoncha modellarida PRRlarning epiteliyaga xos o'chirilishining hech biri spontan yallig'lanishga olib kelmaydi. Biroq, MyD88 epiteliyaga xos nokauti bo'lgan sichqonlar eksperimental kolitga ko'proq moyil bo'lib, to'siqning jiddiy buzilishi, goblet va Paneth hujayralarining reaktsiyasi [121] va musin va antimikrobiyal peptidlar ishlab chiqarishning kamayishi [121, 122]. Ingichka ichak organoidlari bir nechta tozalangan PRR ligandlariga yallig'lanish reaktsiyasini o'rnatmaydi [55], garchi buni umumlashtirish mumkin emas va organoidlar hosil bo'lgan to'qimalarning turlari, joylashuvi va yoshiga bog'liq [44, 45].

Epiteliya hujayralariga xos PRR nokaut modellarida spontan yallig'lanish fenotipining yo'qligi epiteliyaning umumiy yallig'lanish reaktsiyasidan tashqari boshqa omillar epiteliya gomeostazasiga ta'sir qiladi degan gipotezani qo'llab-quvvatlaydi. Misol uchun, NOD2 agonisti muramil dipeptid (MDP) bilan stimulyatsiya izolyatsiya qilingan ildiz hujayralaridan o'sadigan organoidlar sonini oshirdi, bu tug'ma immun signalizatsiya ildiz hujayralarining omon qolishini qo'llab-quvvatlaganligini ko'rsatadi [67, 84]. Bundan tashqari, sichqonlardan olingan ma'lumotlar TNF- [123] kabi boshqa ogohlantirishlarga javoban NF-kB signalizatsiyasining antiapoptotik ta'sirining muhimligini ta'kidlaydi. Qizig'i shundaki, odamlarda NOD2 va TLR4 kabi tug'ma immun genlardagi polimorfizmlar IBD rivojlanish xavfining ortishi bilan bog'liq [124] va TNF bloklanishi hozirda ba'zi bemorlarda IBD uchun eng samarali davolash hisoblanadi ([125] da ko'rib chiqilgan).

Tug'ma immunitetni stimulyatsiya qilishning past darajasi shilliq sekretsiyasi, to'siqning yaxlitligi va epiteliya hujayralarining omon qolishi uchun muhim ahamiyatga ega bo'lgan rasm paydo bo'ladi. Uning buzilishi ichak bakteriyalarini lümendan subepitelial to'qimalarga o'tkazishga imkon beradi, bu esa yallig'lanishga olib keladi.

Minnatdorchilik

Illyustratsiyalar bo'yicha yordam uchun O'mer Kayaga va tahrirlash uchun Rike Zietlouga minnatdorchilik bildiramiz.

Muallif hissasi

G'oya: SB Dastlabki tushuncha: SB va Ö.K.; adabiyotlarni qidirish: Ö.K., NS va SB; Dastlabki qoralama: Ö.K. Qayta ko'rib chiqish, qayta yozish, bo'limlarni qo'shish: NS, SB Barcha mualliflar yakuniy qo'lyozmani tanqidiy qayta ko'rib chiqdilar.

Moliyalashtirish

Open Access moliyalashtirish Projekt DEAL tomonidan yoqilgan va tashkil etilgan. Ushbu ish Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG GRK 2157; Inson patogenlari tomonidan mikrobial infektsiyalarni o'rganish uchun 3D to'qimalar modellari, Loyiha 10, SB), fanlararo Klinik tadqiqotlar markazi (IZKF; www.med.uni-wuerzburg.de/izkf) tomonidan qo'llab-quvvatlandi. /startseite) Würzburgda (NS va SBga AD-427 granti) va NS uchun DFG SPP1982 SCHL1962/5-2.

Deklaratsiyalar

Manfaatlar to'qnashuvi

Mualliflar hech qanday raqobatdosh manfaatlar yo'qligini e'lon qiladilar.

Ochiq kirish

Ushbu maqola Creative Commons Attribution 4 boʻyicha litsenziyalangan.0 Xalqaro litsenziya boʻlib, u asl muallif(lar)ga tegishli baho bergan holda istalgan vosita yoki formatda foydalanish, almashish, moslashtirish, tarqatish va koʻpaytirishga ruxsat beradi. ) va manba, Creative Commons litsenziyasiga havolani taqdim eting va o'zgartirishlar kiritilganligini ko'rsating. Ushbu maqoladagi tasvirlar yoki boshqa uchinchi tomon materiallari, agar materialning kredit liniyasida boshqacha ko'rsatilmagan bo'lsa, maqolaning Creative Commons litsenziyasiga kiritilgan. Agar material maqolaning Creative Commons litsenziyasiga kiritilmagan bo'lsa va sizning maqsadli foydalanishingiz qonun hujjatlarida ruxsat etilmagan bo'lsa yoki ruxsat etilgan foydalanishdan oshib ketgan bo'lsa, to'g'ridan-to'g'ri mualliflik huquqi egasidan ruxsat olishingiz kerak bo'ladi.

Ma'lumotnomalar

1. Gudvin CS (1984) Ichak mikroblari va infektsiyalari

2. Sekirov I, Russell SL, Antunes LCM, Finlay BB (2010) Sog'lik va kasallikdagi ichak mikrobiotasi. Physiol Rev 90:859–904

3. Simon GL, Gorbach SL (1986) Inson ichak mikroflorasi. Dig Dis Sci 31: 147S–162S

4. Bartfeld S, Clevers H (2017) Ildiz hujayralaridan olingan organoidlar va ularning tibbiy tadqiqotlar va bemorlarni davolash uchun qo'llanilishi. J Mol Med: 1–10. https://doi.org/10.1007/s00109-017-1531-7

5. Barker N (2014) Kattalar ichak ildiz hujayralari: epitelial gomeostaz va regeneratsiyaning muhim omillari. Nat Rev Mol Cell Biol 15:19–33

6. Bartfeld S, Koo BK (2017) Kattalar oshqozon ildiz hujayralari va ularning bo'shliqlari. Wiley Interdiscip Rev Dev Biol 6: e261. https://doi.org/ 10.1002/wdev.261

7. Liwinski T, Zheng D, Elinav E (2020) Mikrobioma va sitozolik tug'ma immun retseptorlari. Immunol Rev 297:1–18

8. Burgueño JF, Abreu MT (2020) Epitelial Tollga o'xshash retseptorlari va ularning ichak gomeostazasi va kasalliklaridagi roli. Nat Rev Gastroenterol Gepatol 17:263–278

9. Christian S, Kanneganti TD (2020) Yallig'lanishlar va mudofaa va kasallik o'rtasidagi nozik chiziq. Curr Opin Immunol 62:39–44

10. Ying L, Ferrero RL (2019) NOD1 va ALPK1/TIFA signallarining Helicobacter pylori ga qarshi tug'ma immunitetdagi roli. INFEKTSION bet: 159-177

11. Takeuchi O, Akira S (2010) Shaklni aniqlash retseptorlari va yallig'lanish. 140-uya: 805–820

12. Peterson LW, Artis D (2014) Ichak epiteliya hujayralari: to'siq funktsiyasi va immun gomeostazi regulyatorlari. Nat Rev Immunol 14:141–153

13. Pott J, Hornef M (2012) Gomeostaz va kasalliklarda ichak epiteliyasida tug'ma immun signalizatsiya. EMBO Rep 13:684–698

14. Abreu MT (2010) Ichak epiteliysida tollga o'xshash retseptorlar signalizatsiyasi: bakteriyalarni aniqlash ichak funktsiyasini qanday shakllantiradi. Nat Rev Immunol 10:131–144

15. Chjan K, Hornef MW, Dupont A (2015) Ichak epiteliyasi ichak to'sig'i yaxlitligining qo'riqchisi sifatida. Hujayra mikrobiol 17: 1561-1569

16. Yu S, Gao N (2015) Immunitetni nazorat qilish uchun ichak epiteliya hujayralari tollga o'xshash retseptorlarni qismlarga ajratish. Cell Mol Life Sci 72: 3343–3353

17. Chjou P, She Y, Dong N, Li P, Xe H, Borio A, Vu Q, Lu S, Ding X, Cao Y, Xu Y, Gao V, Dong M, Ding J, Vang DC, Zamyatina A, Shao F (2018) Alfa-kinaz 1 bakterial ADP-geptoza uchun sitozolik tug'ma immun retseptoridir. Tabiat. 561:122–126

18. Milivojevic M, Dangeard AS, Kasper CA, Tschon T, Emmenlauer M, Pique C, Schnupf P, Guignot J, Arrieumerlou C (2017) ALPK1 TIFA/TRAF6-geptozaga bog'liq tug'ma immunitetni nazorat qiladi{{5} },7-gram-manfiy bakteriyalarning bifosfati. PLoS Patog 13: e1006224. https://doi.org/10.1371/journal.ppat. 1006224

19. Zimmermann S, Pfannkuch L, Al-Zeer MA va boshqalar (2017) ALPK1- va helicobacter pylori IV turdagi sekretsiya tizimi tomonidan qo'zg'atilgan TIFAga bog'liq tug'ma immunitet reaktsiyasi. Hujayra vakili 20:2384–2395

20. Abreu MT, Fukata M, Arditi M (2005) Sog'lik va kasallikdagi ichakdagi TLR signalizatsiyasi. J Immunol 174:4453–4460 174/8/4453 [pii]

For more information:1950477648nn@gamil.com