Wie kennt das immunsystem freund aus feind in darmbakterien?


Wie kennt das immunsystem freund aus feind in darmbakterien?

Um die Gesundheit zu erhalten, muss das menschliche Immunsystem zwischen dem Freund oder den Geweben des menschlichen Körpers und dem Feind oder den invasiven Krankheitserregern, die eine Krankheit verursachen, unterscheiden. Diese Herausforderung zeigt sich besonders im menschlichen Darm, wo es nicht nur Zellen des Wirtes sind, sondern auch die Billionen von Bakterien, die zusammen existieren und mit ihnen arbeiten, die als freundlich behandelt werden müssen. Nun zeigt eine neue Studie einen Mechanismus, durch den diese heikle Balance zwischen der Förderung und der Hemmung der Immunantwort beibehalten wird.

Forscher entdeckten den Mechanismus in Überwachungszellen des Immunsystems, die die Immuntoleranz gegenüber freundlichen Darmbakterien fördern und zeigen, wie sich eine Entzündung des Darms (im Bild gezeigt) ergibt, wenn der Mechanismus gestört wird.

Bildkredit: Brocker Gruppe / LMU

Die Studie - eine Kooperation zwischen Forschern in Deutschland und Italien - erscheint in der Zeitschrift Naturkommunikation .

In ihrem Studienbuch beschreibt der hochrangige Autor Thomas Brocker, Professor und Direktor des Instituts für Immunologie an der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) in München und Kollegen, wie sie einen Weg gefunden haben, in dem Immunüberwachungszellen trainiert werden, um den Unterschied zu erkennen Zwischen Freund und Feind.

Unsere Eingeweide sind die Heimat einer komplexen Gemeinschaft von mehr als 100 Billionen mikrobiellen Zellen, die eine wichtige Rolle bei Gesundheit und Krankheit spielen.

Diese gut-residenten Mikroben oder Darmmikrobiota - die mit ihrem genetischen Material als Darmmikrobiom bekannt sind - beeinflussen den Stoffwechsel, die Ernährung und die Immunfunktion.

Wissenschaftler entdecken, dass Störungen im Darm Mikrobiota mit Fettleibigkeit, entzündlichen Darmerkrankungen und anderen Magen-Darm-Erkrankungen verbunden ist.

Es wurde auch vorgeschlagen, dass die Wirkung der Fettleibigkeit auf den Darm-Mikrobiom seine starke Verbindung mit Typ-2-Diabetes erklären kann.

Andere haben die Einzigartigkeit der Darmmikrobiota einer Person mit der eines "DNA-Fingerabdrucks" verglichen, was potenzielle Privatsphäre für Teilnehmer von menschlichen Mikrobiomen-Forschungsprojekten bedeutet.

Dendritische Zellen fördern und hemmen die Immunantwort

Die neue Studie betrifft eine Art von Zelle namens dendritischen Zellen (DCs), die zwei unterscheidungskräftige - und was scheint, Gegenüber - Rollen im menschlichen Körper zu sein, dass sie sowohl fördern und hemmen Immunantwort entwickeln können.

  • Unsere Eingeweide enthalten etwa 1.000 Bakterienarten
  • Es gibt 100 mal mehr Gene im Darm Mikrobiom als im menschlichen Genom
  • Dachte, bei der Geburt steril zu sein, der Säuglingsdarm wird nach der Auslieferung schnell kolonisiert.

Erfahren Sie mehr über Darm Mikrobiota

DCs helfen, das Immunsystem als Reaktion auf eine Infektion zu aktivieren, aber sie sind auch daran beteiligt, sie in bestimmten Situationen aktiv zu unterdrücken.

Sie unterdrücken die Immunität, indem sie induzierte regulatorische T-Zellen (iTregs) auslösen, eine Art von Zelle, die die Entwicklung der Immuntoleranz kontrolliert.

Als Immunitäts-Inhibitoren im Darm, DCs helfen, das Immunsystem zu trainieren Darm Mikrobiota als Freund statt Feind zu trainieren. Sie tun dies durch die Internalisierung von Proteinen aus der Mikrobiota und wandern zu Lymphknoten im Zusammenhang mit dem Darm.

Während sie zu den Lymphknoten reisen, brechen die DCs die verinnerlichten, freundlichen Bakterienproteine ​​in kleinere Stücke, die ähnlich wie "Identitätsabzeichen" sind, die sie auf ihren Zelloberflächen tragen.

Diese Identitätsabzeichen werden mit spezifischen Bindungsproteinen angezeigt, die iTregs erkennen, mit der Wirkung, dass die iTregs keine Immunantwort gegen Proteine ​​tragen, die die Identitätsabzeichen tragen.

Prof. Brocker sagt: "Wir glauben, dass diese iTregs spezifisch für die Proteine ​​sind, die von natürlichen Darmbakterien produziert werden."

Das Team erklärt, dass die Migration zu den Lymphzellen durch die DCs - besonders diejenigen, deren Zelloberflächen ein Protein namens CD103 + zeigen - ein wichtiger Bestandteil ist, das Immunsystem auf die Zusammensetzung der Darmmikrobiota aufmerksam zu machen.

Dendritische Zellen haben eine "Alarmtaste"

Doch was die Forscher entdecken wollten, war, wie dieser Toleranzmechanismus im Notfall abgeschaltet werden könnte. Ihre Untersuchung führte sie zu einem anderen Molekül, das DCs auf ihren Zelloberflächen anzeigt - bekannt als CD40 -, die sich ähnlich wie eine Alarmtaste verhält.

Wenn aktiviert, bindet CD40 an ein Partnermolekül auf der Oberfläche eines anderen Typs von T-Zelle, die Effektor-T-Zellen genannt wird, die DCs von Inhibitoren der Immunantwort auf Promotoren verwandelt.

Bei Tests an Mäusen zeigten die Forscher, dass Tiere, deren CD40-Signalisierung dauerhaft eingeschaltet war, eine schwere Kolitis entwickelt haben, aber keine anderen Symptome.

Sie fanden, dass die betroffenen dendritischen Zellen immer noch zu den Lymphknoten aus dem Darmfutter wandern, aber wenn sie dort ankommen, begehen sie den Zeltselbstmord (Apoptose) und leugnen damit die regulatorischen T-Zellen die Möglichkeit, die Identitätsabzeichen der Mikrobiota-Proteine ​​zu spüren Schütze sie normalerweise vor Immunschwäche.

Dies führt zu einer verallgemeinerten Immunantwort, bei der T-Lymphozyten zum Darmfutter reisen und eine Entzündung verursachen. Das Team fand heraus, dass die Mäuse Antibiotika, die ihre Darm Mikrobiota getötet auch reduziert die Entzündung, und die Tiere überlebten.

Diese Ergebnisse zeigen, dass die Wechselwirkung zwischen CD103-positiven dendritischen Zellen und regulatorischen T-Zellen für die Aufrechterhaltung des korrekten immunologischen Gleichgewichts oder der Homöostase im Darm wesentlich ist."

Prof. Thomas Brocker

Die Forscher wollen nun herausfinden, ob bestimmte regulatorische T-Zellen für spezifische Darmbakterien programmiert sind, wie diese Studie vermuten lässt.

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