Interakcie medzi respiračným mikrobiómom a epiteliálnymi bunkami formujú imunitu v pľúcach

Sekcia zápalu, opráv a vývoja

medzi

Národný inštitút srdca a pľúc, Imperial College

Súvisiace články pre „“

Zhrnutie

Epitelová bariéra

Obr.

Zloženie zdravého respiračného epitelu. Ľudské dýchacie cesty sú rozdelené na horné dýchacie cesty, ktoré zahŕňajú nosnú dutinu, hrdlo a hrtan, a dolné dýchacie cesty, ktoré zahŕňajú vodivé dýchacie cesty (priedušnice a priedušky), bronchioly a alveoly. Epitel priedušnice a veľkých dýchacích ciest pozostáva z nálevníkových buniek („ciliated epitel“), pohárikových buniek produkujúcich hlien, neuroendokrinných buniek a nediferencovaných bazálnych buniek. Stromálne bunky, vrátane fibroblastov, tvoria extracelulárnu matricu a modulujú premenu buniek respiračného epitelu. Alveoly pozostávajú z alveolárnych makrofágov a alveolárnych epiteliálnych buniek typu I a typu II.

Pľúcny mikrobióm v zdraví a chorobe

Tab. 1.

Prehľad štúdie na ilustráciu zmien v respiračnom mikrobióme pri chronických ochoreniach pľúc

Homeostatická rovnováha medzi pľúcami a ich mikroflórou

Dýchací epitel ako senzor prítomnosti mikroorganizmov

Dýchací epitel nie je len štrukturálnou bariérou, je tiež nevyhnutný pre vrodenú imunitnú obranu hostiteľa. Dýchacie epiteliálne bunky exprimujú rôzne receptory rozpoznávania vzorov (PRR) a vylučujú antimikrobiálne molekuly a mucíny, ktoré prispievajú k obrane proti napadajúcim patogénom [3]. PRR sú receptory kódované génmi buniek zárodočnej línie, ktoré rozpoznávajú konzervované molekulárne vzorce spojené s patogénom (PAMP) alebo molekulárne vzorce spojené s poškodením bunky [66-68]. Tieto transmembránové receptory sa môžu aktivovať nezávisle od adaptívnej imunitnej odpovede a možno ich rozdeliť do štyroch tried: receptory podobné mýtnemu (TLR), receptory podobné RIG-I (RLR) cytoplazmatických proteínov, receptory podobné NOD (NLR) a C- Typ lektínové receptory (CLR) [69].

Infekcie dýchacích ciest a iniciácia epiteliálnej imunitnej odpovede

Infekcie zohrávajú ústrednú úlohu pri indukcii a exacerbácii veľkého počtu chronických respiračných chorôb, ako je astma a CHOCHP [98]. Infekcie sú hlavnou príčinou chorobnosti a úmrtnosti na celom svete a môžu byť spôsobené baktériami (napr. Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae, Chlamydia pneumoniae) a vírusy (napr. RSV, chrípka) [99, 100]. Infekcia je zvyčajne vyvolaná vystavením dýchacích ciest bakteriálnym bunkám alebo vírusovým časticiam (obr. 2).

Obr.

Reakcia dýchacieho epitelu na infekciu. Baktérie a vírusy sa viažu na bunkové receptory, vrátane medzibunkovej adhéznej molekuly 1 (ICAM-1), zvyškov kyseliny sialovej, faktoru aktivujúceho doštičky (PAF) a manóza-6-fosfátu (Man-6-P). Patogény sú internalizované bunkami respiračného epitelu, čo následne stimuluje produkciu vrodených imunitných defenzínov, ako aj stimuláciu intra- a extracelulárnych imunitných receptorov, ako sú napríklad Toll-like receptory (TLR), RIG-I-like receptory (RLR) a NOD-like- Indukované receptory (NLR). U zdravých ľudí sú patogény po vytvorení prozápalovej vrodenej alebo adaptívnej imunitnej odpovede eliminované.

Bazálne bunky, ktoré pôsobia ako potenciálne kmeňové bunky vo vodivých dýchacích cestách, sa nachádzajú v najvyššej koncentrácii v priedušnici a ich počet klesá v následných častiach bronchiálneho stromu smerom k bronchiolom. Ak sú poškodené, tieto bunky indukujú upreguláciu p63, transkripčného faktora obmedzeného na bazálne bunky, ktorý pravdepodobne hrá úlohu pri epitelovo-mezenchymálnom prechode (EMT) [132]. Je možné preukázať, že bazálne bunky epitelu spočívajúce na fibroblastických ložiskách majú zvýšenú reaktivitu stanovenú expresiou p63 a predpokladajú čiastočne mezenchymálny fenotyp [133] - ďalší dôkaz o účasti pôvodných bronchiálnych buniek na patogenéze IPF.

Dialóg medzi konkrétnymi bakteriálnymi spoločenstvami a hostiteľom je celkovo dynamický proces. Na osídlenie a lokalizáciu bakteriálnych spoločenstiev v pľúcach majú vplyv bunkové zložky v pľúcach, ako aj abiotické faktory prostredia (teplota, hodnota pH, hlien a povrchovo aktívna látka). Strata bariérovej funkcie môže najmä ovplyvniť zloženie respiračného mikrobiómu v tom, že umožňuje penetráciu patogénov a iných častíc. Je však zrejmé, že je potrebných viac údajov na lepšie opísanie povahy dialógu medzi respiračnou mikrobiotou a epiteliálnymi bunkami v pľúcach, a teda na lepšie pochopenie funkcie a mechanizmov, pomocou ktorých mikrobióm vytvára imunitu v pľúcach.

Os čreva-pľúca

Závery a vyhliadky do budúcnosti

Vyhlásenie o zverejnení

Autori vyhlasujú, že nemajú konkurenčné záujmy ani konflikty záujmov.