Črevesne celice opozarjajo telo na nevarnost med invazijo parazitov

Za učinkovit boj proti okužbi, telo mora najprej začutiti, da je napadlo, potem mora prizadeto tkivo poslati signale v koralne vire za boj proti vsiljivcu. Če vemo več o teh zgodnjih fazah prepoznavanja in odziva patogenov, lahko znanstveniki dobijo ključne namige pri preprečevanju okužb ali zdravljenju vnetnih bolezni, ki so posledica prekomerno aktivne imunosti.

To je bil namen nove študije, pod vodstvom raziskovalcev na Fakulteti za veterinarsko medicino Univerze v Pennsylvaniji, pregled okužbe s parazitom Cryptosporidium. Ko je ekipa poiskala prve signale "nevarnosti", ki jih oddaja gostitelj, okužen s parazitom, izsledili so jih ne do imunske celice, kot bi lahko pričakovali, ampak do epitelijskih celic, ki obdajajo črevesje, kjer Cryptosporidium odpre trgovino med okužbo. Znani kot enterociti, te celice vzamejo hranila iz črevesja, in tukaj so pokazali, da telo opozarjajo na nevarnost prek molekularnega receptorja NLRP6, ki je sestavni del vnetja.

O vnetju lahko razmišljate kot o alarmnem sistemu v hiši. Ima različne komponente-na primer kamero, ki opazuje vrata, in senzorji na oknih-in ko se enkrat sprožijo, ojačijo te prve signale, da opozorijo na nevarnost in pošljejo klic na pomoč. Celice imajo tudi te različne sestavine, in zdaj smo dali morda najbolj jasen primer, kako določen receptor v črevesju deluje kot senzor za pomembno črevesno okužbo. "

Boris Striepen, Profesor, Oddelek za patobiologijo pri Penn Vet

Boris Striepen je višji avtor časopisa, ki objavlja v reviji Zbornik Nacionalne akademije znanosti.

Značilno je, Striepen pravi, Raziskovalci so se osredotočili na imunske celice, kot makrofagi in dendritične celice, kot prvi odkril tuje vsiljivce, vendar ta nova ugotovitev poudarja, da imajo celice, ki jih običajno ne mislimo kot del imunskega sistema-v tem primeru črevesne epitelne celice-ključno vlogo pri tem, kako se sproži imunski odziv.

"Obstaja vse več literature, ki resnično ceni, kaj epitelne celice počnejo, da pomagajo imunskemu sistemu zaznati patogene, "pravi Adam Sateriale, prvi avtor prispevka, ki je bil podoktor v Striepenovem laboratoriju, zdaj pa vodi svoj laboratorij na Inštitutu Francis Crick v Londonu. "Zdi se, da so prva obrambna linija pred okužbo."

Striepenov laboratorij je veliko pozornosti namenil kriptosporidiju, ki je vodilni vzrok za diarejo, ki je lahko smrtna pri majhnih otrocih na območjih po svetu, ki nimajo dovolj virov. Kriptosporidij ogroža tudi ljudi v okoljih z dobro viri, povzročajo polovico vseh izbruhov bolezni, ki se prenašajo z vodo, v Združenih državah. V veterinarski medicini, znano je po okužbi telet, zavira njihovo rast. Te okužbe nimajo učinkovitega zdravljenja in cepiva.

V trenutnem delu je Striepen, Sateriale in sodelavci so izkoristili naravno prisotno vrsto miši Cryptosporidium, za katero so nedavno odkrili, da v mnogih pogledih posnema človeško okužbo. Medtem ko so raziskovalci vedeli, da celice T pomagajo pri nadzoru parazita v poznejših fazah okužbe, začeli so iskati sledi, kaj se zgodi najprej.

Pomemben namig je nesrečna povezava med podhranjenostjo in okužbo s kriptosporidijem. Zgodnja okužba s kriptosporidijem in vnetje črevesja, ki ga spremlja, povzroča nagnjenost otrok k podhranjenosti in zaostajanju v rasti; ob istem času, otroci, ki so podhranjeni, so bolj dovzetni za okužbo. To lahko vodi do navpične spirale, večje tveganje za smrtonosne okužbe pri otrocih. Mehanizmi tega pojava niso dobro razumljeni.

"To nas je pripeljalo do misli, da imajo morda nekateri mehanizmi zaznavanja nevarnosti, ki lahko povzročijo vnetje v črevesju, tudi vlogo v širšem kontekstu te okužbe, "dodaja Striepen.

Skupaj so te povezave navdihnile raziskovalno skupino, da si podrobneje ogleda vnetni vnet in njegov vpliv na potek okužbe v njihovem modelu miši. To so storili z odstranitvijo ključne komponente vnetja, encim, imenovan kaspaza-1. "Izkazalo se je, da so živali, ki tega pogrešajo, imele veliko višjo stopnjo okužbe, "Pravi Sateriale.

Nadaljnje delo je pokazalo, da so miši, ki jim manjka kaspaza-1 samo v črevesnih epitelijskih celicah, utrpele tako visoke okužbe kot tiste, ki jim popolnoma manjkajo, dokaz pomembne vloge epitelijske celice.

V skladu s to idejo, ekipa, ki jo vodi Penn Vet, je pokazala, med različnimi receptorskimi receptorji, le izguba receptorja NLRP6 vodi v neuspeh obvladovanja okužbe. NLRP6 je receptor, omejen na epitelne ovire, ki so bile predhodno povezane z zaznavanjem in vzdrževanjem črevesnega mikrobioma, bakterije, ki naravno naseljujejo črevesje. Vendar pa poskusi so pokazali, da miši nikoli niso bile izpostavljene bakterijam, in mu tako primanjkuje mikrobioma, so tudi aktivirali vnetni proces ob okužbi s kriptosporidijem-znak, da se ta vidik signalizacije nevarnosti pojavi kot neposreden odziv na okužbo s paraziti in neodvisno od črevesne bakterijske skupnosti.

Da bi ugotovili, kako je sprožitev črevesnega vnetja povzročila učinkovit odziv, raziskovalci so si ogledali nekatere signalne molekule, ali citokini, običajno povezana z aktivacijo vnetja. Ugotovili so, da okužba vodi do sproščanja IL-18, pri tistih živalih, ki jim primanjkuje tega citokina ali zmožnosti sproščanja, kar kaže na hujšo okužbo.

"In ko dodate IL-18, te miši lahko rešite, "Sateriale pravi, skoraj odpravi učinke okužbe.

Striepen, Sateriale, in sodelavci menijo, da je treba še veliko narediti, da bi našli cepivo proti kriptosporidiju. Pravijo pa, da njihove ugotovitve pomagajo osvetliti pomembne vidike medsebojnega delovanja parazita, imunski sistem, in vnetni odziv, odnosi, ki bi lahko služili tem prevajalskim ciljem.

Premikanje naprej, iščejo poznejše stopnje okužbe s kriptosporidijem, da bi ugotovili, kako jih gostitelj uspešno zatre. "Zdaj, ko razumemo, kako se odkrije okužba, radi bi razumeli mehanizme, s katerimi se nadzoruje, "Pravi Sateriale." Ko sistem zazna parazita, kaj je storjeno, da se njihova rast omeji in ubije? "

• Znanstveniki oblikujejo eksperimentalni črevesno-možganski sistem v laboratorijski posodi
• Študija ugotavlja učinke podhranjenosti na preživetje bolnikov po operaciji srca