Tarmslemhinna barriär

Fysiska, biokemiska och immuna delar av tarmslemhinnan.

Tarmslemhinnan , även kallad tarmbarriären , hänvisar till den egenskap hos tarmslemhinnan som säkerställer adekvat inneslutning av oönskat luminalt innehåll i tarmen samtidigt som förmågan att absorbera näringsämnen bevaras . Separationen den ger mellan kroppen och tarmen förhindrar okontrollerad translokation av luminalt innehåll till kroppen. Dess roll för att skydda slemhinnevävnaderna och cirkulationssystemet från exponering för pro-inflammatoriska molekyler, såsom mikroorganismer , toxiner och antigener , är avgörande för att upprätthålla hälsa och välbefinnande. Dysfunktion av tarmslemhinnan har varit inblandad i många hälsotillstånd såsom: födoämnesallergier , mikrobiella infektioner , irritabel tarm, inflammatorisk tarmsjukdom , celiaki , metaboliskt syndrom , alkoholfri fettleversjukdom , diabetes och septisk chock .

Sammansättning

Den intestinala mukosala barriären är en heterogen enhet som består av fysiska, biokemiska och immunelement som utvecklas av tarmslemhinnan. Den centrala komponenten är det intestinala epitelskiktet , som ger fysisk separation mellan lumen och kroppen. Utsöndringen av olika molekyler i lumen förstärker barriärfunktionen på den extraepiteliala sidan, medan en mängd olika immunceller ger ytterligare skydd under epitelskiktet.

Fysiska element

Slemlager

Slem bildar ett lager (eller lager, i fallet med tjocktarmen ) som separerar huvuddelen av det luminala innehållet från tarmepitelet. Slemmet består av en högglykosylerad hydratiserad gel som bildas av mucinmolekyler som utsöndras av bägareceller . Slemmet hindrar stora partiklar från att komma i kontakt med epitelcellskiktet samtidigt som små molekyler kan passera. Slemmet underlättar också passagen av det luminala innehållet längs tarmarnas längd, skyddar epitelcellerna från matsmältningsenzymer och förhindrar direkt kontakt mellan mikroorganismer och epitelskiktet.

Det intestinala epitelet

Tarmepitelet är den främsta komponenten i tarmslemhinnan . Den består av skiktet av epitelceller som kantar tarmen. Avgörande för att bilda en effektiv barriär är den exakta kontrollen av den paracellulära vägen (en väg för translokation av molekyler mellan celler). Tätning av utrymmet mellan intilliggande celler förmedlas av kopplingskomplex bildade av proteinkopplingar som utvecklas av varje enskild cell. Utöver sin skyddande funktion styr tarmepitelet det selektiva upptaget av nyttiga joner, näringsämnen och andra ämnen från lumen in i kroppen.

Mikrobiota

De kommensala mikrobiella arterna som lever i tarmen anses av vissa vara en del av tarmslemhinnan. Tarmmikrobiotan kan påverka barriärfunktionen både direkt, genom att stimulera epitelcellsproliferation och utsöndring av IL-8 , och indirekt genom att producera kortkedjiga fettsyror, som är en viktig energikälla för tjocktarmsepitelceller (kolonocyter).

Biokemiska element

Galla och magsyra

Gallan som produceras av levern för att hjälpa till med matsmältningen av lipider har bakteriedödande egenskaper . Magsyran som produceras av magen kan också döda mikroorganismer . Båda bidrar till tarmbarriärfunktionen även om de inte produceras av tarmslemhinnan.

Defensins

Specialiserade sekretoriska epitelceller kallade Paneth-celler utsöndrar rikliga mängder humana α-defensiner i tarmens lumen hos friska individer.

Lysozym

Lysozym är en annan defensiv molekyl som utsöndras av Paneth-celler i lumen.

Regenererande protein 3 gamma från öar (Reg3γ)

Reg3γ är ett antibakteriellt lektin som utsöndras av Paneth-celler som tjänar till att förhindra mikroorganismer från att komma i kontakt med epitelskiktet.

Immunologiska element

Antimikrobiella peptider

Antimikrobiella peptider (AMPs) , som är en mångfald av molekyler som dödar bakterier och svampar, utsöndras av Paneth-celler i lumen.

Sekretoriskt immunglobulin A (sIgA)

Sekretoriskt immunglobulin A (sIgA) produceras av plasmaceller i lamina propria och transporteras in i lumen av tarmepitelceller. SIgA blockerar epitelspecifika receptorer på patogener och förhindrar därigenom deras vidhäftning till epitelceller.

Cellulär immunitet

En mängd olika immunceller finns i lamina propria som ligger bakom tarmepitelet. Dessa inkluderar dendritiska celler (DC) , makrofager , intraepiteliala lymfocyter (IEL), T-regulatoriska celler (T Regs) , TCD4+-lymfocyter , B-lymfocyter och plasmaceller . Denna population ger immunskydd som kännetecknas av snabb upptäckt och dödande av mikroorganismer som penetrerar tarmepitelet.

Fysiologi

Integriteten av tarmbarriären är formbar och flera mekanismer har visat sig kunna modulera tarmpermeabiliteten (ett mått på tarmbarriärfunktionen). Modulerande faktorer inkluderar cytokiner , immunceller och exogena faktorer.

Mått

Intestinal permeabilitet är ett mått på tarmslemhinnans barriärfunktion och definieras som "den facilitet med vilken tarmepitel tillåter molekyler att passera genom icke-medierad passiv diffusion ." Permeabiliteten i detta avseende är mest relaterad till den mätbara passagen av joner och små inerta molekyler. Standardmetoder för mätning inkluderar vävnads elektriskt motstånd för in vitro-testning och passage av intagna inerta molekyler med specifik molekylvikt in i urinen för in vivo-testning. laktulos / mannitol består till exempel av intag av 5 g laktulos och 2 g mannitol följt av bestämning av urinkoncentrationer av laktulos och mannitol 5 timmar efter intag. Procentandelen laktulosutsöndring och laktulosmannitolkvoten i urinen beräknas och används som ett mått på intestinal permeabilitet.

Endogena regulatorer

Cytokiner

Immunceller

Exogena regulatorer

Patogener

Klinisk signifikans

En störd tarmslemhinnebarriär kan tillåta passage av mikrober, mikrobiella produkter och främmande antigener in i slemhinnan och kroppen. Detta kan resultera i aktivering av immunsystemet och utsöndring av inflammatoriska mediatorer . Vissa immunsvar kan i sin tur orsaka cellskador som kan resultera i ytterligare barriärdysfunktion. Defekter i tarmslemhinnas barriärfunktion med åtföljande translokation av mikrober och deras produkter har kopplats samman med en mängd olika tillstånd, av vilka några tros dessutom kräva en genetisk predisposition . Både intestinala och extraintestinala autoimmuna störningar kan uppstå. Tarmbarriärdysfunktion tros vara en förutsättning för och förvärrande faktor för många autoimmuna och inflammatoriska tillstånd, inklusive matallergier , inflammatoriska tarmsjukdomar , celiaki och diabetes .

Mat allergier

Tarmbarriärdysfunktion kan vara en kritisk faktor för antigensensibilisering och den IgE / mastcellsmedierade anafylaktiska effektorfasen av födoämnesallergier . Utvecklingen av födoämnesallergier beror på att antigenet kommer i kontakt med komponenter i det mukosala immunsystemet. Detta leder till antigensensibilisering och dietantigenspecifik CD4+ Th2-cell och IgE-produktion. Hypotesen är att dysfunktion i tarmbarriären tillåter dietantigener att passera tarmbarriären, komma i kontakt med det mukosala immunsystemet och utlösa ett antigenspecifikt immunsvar.

Minskad tarmbarriärfunktion korrelerar med svårighetsgraden av symtom som upplevs av matallergiker. Oral utmaning med det inblandade allergenet resulterar i ett ökat laktulos/mannitol-förhållande i urinen (ett mått på intestinal permeabilitet).

Inflammatorisk tarmsjukdom

patogenes för inflammatorisk tarmsjukdom (IBD) postulerar tre förutsättningsfaktorer: 1) nedbrytning av tarmbarriärfunktionen, 2) translokation av luminalt innehåll till lamina propria och efterföljande exponering för immunceller och 3) ett olämpligt immunsvar. Även om dysfunktion i tarmbarriären tydligt är inblandad i utvecklingen av inflammatorisk tarmsjukdom, är det oklart vad som initierar den självförevigande cykeln som leder till sjukdomsexacerbation. Ändå finns det en växande mängd bevis som implicerar ökad intestinal permeabilitet som en primär etiologisk faktor för patogenes av inflammatorisk tarmsjukdom.

Celiaki

Förändrad tarmbarriärfunktion kan spela en roll i utvecklingen av celiaki. Genom att låta gliadin , det orsakande medlet för celiaki, passera tarmbarriären, kan olämplig aktivering av immunsystemet inträffa. De som lider av celiaki har visat sig ha förhöjd tarmpermeabilitet och förändrade tight junctions. Dessutom kvarstår dessa störningar hos patienter som framgångsrikt upprätthåller en glutenfri diet . Det finns också data som visar att ökad intestinal permeabilitet förekommer före uppkomsten av celiaki.

Typ 1 diabetes

En kombination av genetik, oreglerad tarmbarriärfunktion och olämpliga immunsvar har antagits spela en roll vid typ 1-diabetes . Förhöjd tarmpermeabilitet har rapporterats hos patienter vid sjukdomsdebut. Den resulterande ökningen av exponeringen för antigener kan utlösa autoimmun förstörelse av betaceller i bukspottkörteln .

Andra förhållanden

Defekter i tarmslemhinnas barriärfunktion har också varit inblandade i colon irritabile , metabolt syndrom , icke-alkoholisk fettleversjukdom och septisk chock .

Påfrestning

Psykologisk och fysisk stress kan inducera en mängd olika förändringar i tarmfunktionen. Dessa inkluderar förändringar i tarmmotilitet , tarmpermeabilitet , jonflöde, vätskebalans och slemsekretion. Vidare har akut och kronisk stress i djurmodeller visat att stress kan orsaka försämring av tarmbarriärfunktionen. Psykologisk stress kan påverka det kliniska resultatet av inflammatorisk tarmsjukdom och irritabel tarm . Långvarig stress har visat sig vara positivt associerad med en ökad benägenhet för återfall av ulcerös kolit .

Historia

Cummings antog termen mukosal barriär 2004 för att beskriva den "komplexa strukturen som skiljer den inre miljön från den luminala miljön." På senare tid har tarmbarriären använts av gastroenterologer, immunologer och mikrobiologer för att betona den komponent i tarmen som skyddar kroppen från mikroorganismer och deras toxiner.

Se även

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Intestinal_mucosal_barrier&oldid=1122043602 "