For at opretholde helbred skal det menneskelige immunsystem skelne mellem ven eller væv i menneskekroppen og fjenden eller de invasive patogener, der forårsager sygdom. Denne udfordring er især tydelig i den humane tarm, hvor det ikke kun er værtsceller, men også de trillioner bakterier, der eksisterer sammen og arbejder sammen med dem, der skal behandles som venlige. Nu afslører en ny undersøgelse en mekanisme, hvorigennem denne delikate balance mellem fremme og hæmning af immunrespons opretholdes.

Forskere opdagede mekanismen i overvågningsceller i immunsystemet, der fremmer immuntolerance over for venlige tarmbakterier og viser, hvordan tarmbetændelse (vist i billede) resulterer i, at mekanismen forstyrres.

Billedkredit: Brocker Group / LMU

Studien - et samarbejde mellem forskere i Tyskland og Italien - offentliggøres i tidsskriftet Naturkommunikation .

I deres studiepapir beskriver seniorforfatter Thomas Brocker, professor og direktør for Institut for Immunologi ved Ludwig Maximilian University (LMU) i München i Tyskland, og kolleger, hvordan de fandt en måde, hvorpå immune overvågningsceller er uddannet til at se forskellen Mellem ven og fjende.

Vores tarm er hjemsted for et komplekst fællesskab af mere end 100 billioner mikrobielle celler, der spiller en vigtig rolle i sundhed og sygdom.

Disse gut-resident mikrober eller gut microbiota - som med deres genetiske materiale er kendt som tarmmikrobiomet - påvirker metabolisme, ernæring og immunfunktion.

Forskere opdager, at forstyrrelser i tarmmikrobiotikken er forbundet med fedme, inflammatorisk tarmsygdom og andre gastrointestinale lidelser.

Det er også blevet foreslået, at fedme-effekten på tarmmikrobiomet kan forklare dens stærke forbindelse med type 2-diabetes.

Andre har lignet en persons tarmmikrobiotikers unikke karakter i forhold til et "DNA-fingeraftryk", der giver potentielle privatlivets bekymringer for deltagere i humane mikrobiologiske forskningsprojekter.

Dendritiske celler fremmer og hæmmer immunrespons

Den nye undersøgelse vedrører en type celle kaldet dendritiske celler (DCs), der har udviklet to karakteristiske - og hvad der synes at være modsatte - roller i menneskekroppen, idet de både kan fremme og hæmme immunrespons.

• Vores tarm indeholder omkring 1000 bakteriearter
• Der er 100 gange flere gener i tarmmikrobiomet end i det menneskelige genom
• Tænk for at være steril ved fødslen, koloniseres spædbarnsvæsken hurtigt efter fødslen.

Lær mere om gut microbiota

DC'er hjælper med at aktivere immunsystemet som reaktion på infektion, men de er også involveret i aktivt at undertrykke den i visse situationer.

De undertrykker immunitet ved at udløse inducerede regulatoriske T-celler (iTregs), en type celle, der styrer udviklingen af ​​immuntolerance.

Som immunitetshæmmere i tarmene hjælper DC'er med at træne immunsystemet til at behandle tarmmikrobiota som ven frem for fjende. De gør dette ved at internalisere proteiner fra mikrobiotaen og migrere til lymfeknuder i forbindelse med tarmen.

Når de rejser til lymfeknuderne, bryder DC'erne ned de internaliserede, venlige bakterieproteiner i mindre stykker, der ligner identitetsmærker, som de bærer på deres celleoverflader.

Disse identitetsmærker vises med specifikke bindingsproteiner, som iTregs genkender, med den virkning, at iTregs ikke fremmer immunresponser mod proteiner, der bærer identitetsmærkerne.

Prof. Brocker siger: "Vi mener, at disse iTregs er specifikke for proteinerne produceret af naturlige tarmbakterier."

Holdet forklarer, at migrationen til lymfeceller af DC'erne - især dem, hvis celleoverflader viser et protein kaldet CD103 + - er en vigtig del af at holde immunsystemet opdateret på sammensætningen af ​​tarmmikrobioten.

Dendritiske celler har en 'alarmknap'

Det, som forskerne ønskede at opdage, var imidlertid, hvordan denne toleransemekanisme kunne være slukket i en nødsituation. Deres undersøgelse førte dem til et andet molekyle, som DC'er viser på deres celleoverflader - kendt som CD40 - som opfører sig på samme måde som en alarmknap.

Når den aktiveres, binder CD40 sig til et partnermolekyle på overfladen af ​​en anden type T-celle, der kaldes effektor-T-celler, som gør DC'er fra inhibitorer af immunrespons til promotorer.

I forsøg på mus viste forskerne, at dyr, hvis CD40-signalering var permanent tændt, udviklede alvorlig colitis, men ingen andre symptomer.

De fandt ud af, at de berørte dendritiske celler stadig overflytter til lymfeknuderne fra tarmen, men når de kommer der, begår de celle selvmord (apoptose) og dermed nægter de regulerende T-celler muligheden for at mærke identitetsmærkerne for mikrobiotaproteinerne, der ville Beskyt dem normalt mod immunangreb.

Dette resulterer i et generaliseret immunrespons, hvor T-lymfocytter rejser til tarmforingen og forårsager betændelse. Holdet konstaterede, at det gav musens antibiotika, der dræbte deres tarmmikrobiota, også reduceret betændelsen, og dyrene overlevede.

Disse fund viser, at interaktion mellem CD103-positive dendritiske celler og regulatoriske T-celler er afgørende for opretholdelsen af ​​den korrekte immunologiske ligevægt eller homeostase i tarmen."

Prof. Thomas Brocker

Forskerne ønsker nu at finde ud af, om bestemte regulerende T-celler er programmeret til specifikke tarmbakterier, som dette studie kan tyde på.

Lær hvordan gut microbiota kan bidrage til Parkinsons sygdom.

Genetic Engineering and Diseases – Gene Drive & Malaria (Video Medicinsk Og Professionel 2025).