Взаимодействията между дихателния микробиом и епителните клетки оформят имунитета в белите дробове

Секция за възпаление, ремонт и развитие

Национален институт за сърце и бели дробове, Имперски колеж

Свързани статии за „“

Обобщение

Епителната бариера

Фиг. 1.

Състав на здравия дихателен епител. Дихателните пътища на човека се разделят на горните дихателни пътища, които включват носната кухина, фаринкса и ларинкса и долните дихателни пътища, които включват проводящите дихателни пътища (трахеята и бронхите), бронхиолите и алвеолите. Епителът на трахеята и големите дихателни пътища се състои от ресничести клетки („ресничест епител“), слуз (слуз), произвеждащи чашевидни клетки, невроендокринни клетки и недиференцирани базови клетки. Стромални клетки и др. Фибробластите, образуват извънклетъчния матрикс и модулират обмена на дихателните епителни клетки. Алвеолите се състоят от алвеоларни макрофаги и алвеоларни епителни клетки от тип I и тип II.

Белодробният микробиом в здравето и болестите

Раздел 1.

Преглед на изследването, за да илюстрира промените в дихателния микробиом при хронични белодробни заболявания

Хомеостатичен баланс между белите дробове и тяхната микробиота

Дихателният епител като сензор за присъствие на микроорганизми

Респираторният епител е не само структурна бариера, но също така е от съществено значение за вродената имунна защита на гостоприемника. Респираторните епителни клетки експресират различни рецептори за разпознаване на образци (PRR) и секретират антимикробни молекули и муцини, които допринасят за защитата срещу нахлуващи патогени [3]. PRRs са рецептори, кодирани от гени на клетките на зародишната линия, които разпознават консервативни патоген-асоциирани молекулярни модели (PAMP) или молекулярни модели, свързани с увреждане на клетките [66-68]. Тези трансмембранни рецептори могат да бъдат активирани независимо от адаптивния имунен отговор и могат да бъдат разделени на четири класа: тол-подобни рецептори (TLR), RIG-I-подобни рецептори (RLR) на цитоплазмени протеини, NOD-подобни рецептори (NLR) и C- Тип лектинови рецептори (CLR) [69].

Респираторни инфекции и иницииране на епителния имунен отговор

Инфекциите играят централна роля за предизвикване и обостряне на голям брой хронични респираторни заболявания като астма и ХОББ [98]. Инфекциите са основна причина за заболеваемост и смъртност в световен мащаб и могат да бъдат причинени от бактерии (напр. пневмокок, Хемофилус инфлуенца, Chlamydia pneumoniae) и вируси (напр. RSV, грип) [99, 100]. Инфекцията обикновено се предизвиква от излагане на дихателните пътища на бактериални клетки или вирусни частици (Фигура 2).

Фиг. 2.

Реакция на дихателния епител на инфекция. Бактериите и вирусите се свързват с клетъчните рецептори, т.е. междуклетъчна адхезионна молекула 1 (ICAM-1), остатъци от сиалова киселина, фактор за активиране на тромбоцитите (PAF) и маноза-6-фосфат (Man-6-P). Патогените се интернализират от клетките на дихателния епител, което от своя страна стимулира производството на вродени имунни дефензини, както и стимулирането на вътре- и извънклетъчни имунни рецептори като тол-подобни рецептори (TLR), RIG-I-подобни рецептори (RLR) и NOD-подобни Индуцирани рецептори (NLR). При здрави хора, след генерирането на провъзпалителен вроден или адаптивен имунен отговор, патогените се елиминират.

Базалните клетки, които действат като потенциални стволови клетки в проводящите дихателни пътища, се намират в най-висока концентрация в дихателната тръба и броят им намалява в долните участъци на бронхиалното дърво към бронхиолите. Когато са повредени, тези клетки индуцират регулиране на р63, транскрипционен фактор, ограничен до базалните клетки, който вероятно играе роля в епително-мезенхимния преход (ЕМТ) [132]. Може да се покаже, че епителните базални клетки, почиващи върху фибробластични огнища, развиват повишена реактивност, определена от експресията на р63 и приемат частично мезенхимен фенотип [133] - допълнителни доказателства за участието на оригинални бронхиални клетки в патогенезата на IPF.

Като цяло диалогът между конкретни бактериални общности и гостоприемника е динамичен процес. Разселването и локализацията на бактериалните съобщества в белите дробове се влияят от клетъчните компоненти в белите дробове, както и от абиотичните фактори на околната среда (температура, стойност на рН, слуз и повърхностноактивно вещество). По-специално, загубата на бариерната функция може да повлияе на състава на дихателния микробиом, тъй като позволява проникването на патогени и други частици. Ясно е обаче, че са необходими повече данни, за да се опише по-добре естеството на диалога между дихателната микробиота и епителните клетки в белите дробове и по този начин да се разберат по-добре функцията и механизмите, чрез които микробиомът формира имунитет в белите дробове.

Оста на червата и белите дробове

Заключения и бъдещи перспективи

Декларация за оповестяване

Авторите заявяват, че нямат конкуриращи се интереси или конфликти на интереси.