Бокаловидные клетки кишечника что это
Антитела к бокаловидным клеткам кишечника
Антитела к бокаловидным клеткам кишечника – это направленные против антигенов бокаловидных клеток тонкой и толстой кишки аутоантитела, которые являются маркером неспецифического язвенного колита.
АБК, антитела к бокаловидным энтероцитам.
Anti-Intestinal goblet cells antibodies, IIFT, goblet-cell antibodies, Anti-Goblet Cell Ab, AGCA, Anti-Enterocyte Antibodies.
Непрямая реакция иммунофлюоресценции.
Какой биоматериал можно использовать для исследования?
Как правильно подготовиться к исследованию?
Не курить в течение 30 минут до сдачи крови.
Общая информация об исследовании
Бокаловидные клетки (или бокаловидные экзокриноциты) составляют 9,5 % от всех эпителиальных клеток кишечника. Они расположены на кишечных ворсинках поодиночке среди каемчатых энтероцитов и обычно не выявляются на вершине ворсинок или дне крипт (трубчатых углублений оболочки кишечника). Количество бокаловидных клеток увеличивается от тонкой к толстой кишке, то есть в двенадцатиперстной кишке их значительно меньше, чем в прямой. Бокаловидные клетки накапливают муцин, который, являясь основным компонентом слизи, увлажняет поверхность слизистой, поддерживает водно-солевой баланс, способствует продвижению химуса (пищевого комка), участвует в пристеночном пищеварении. По результатам недавних исследований, бокаловидные клетки способны взаимодействовать с антигенпрезентирующими клетками в стенке желудочно-кишечного тракта и играть важную роль в формировании оральной толерантности к антигенам пищи и микробиоте кишечника, что имеет особое значение в изучении механизмов развития аутоиммунной патологии кишечника и пищевой аллергии.
Антитела к бокаловидным клеткам кишечника в норме отсутствуют в крови. Аутоантигеном для них, вероятно, выступает муцин, но этот факт окончательно не установлен. Они являются серологическим маркером неспецифического язвенного колита и, возможно, имеют значение в патогенезе данного заболевания.
Неспецифический язвенный колит (НЯК) – это хроническое заболевание кишечника неясной этиологии, для которого характерно язвенно-воспалительное повреждение слизистой оболочки толстой кишки. Обычно поражение начинается с прямой кишки, распространяется на все отделы толстой кишки и в 18-30 % случаев затрагивает терминальные отделы подвздошной кишки. Воспалительные повреждения в стенке кишечника совпадают с распределением бокаловидных клеток в слизистой пищеварительного тракта: для НЯК не характерно поражение проксимальных отделов тонкой кишки, двенадцатиперстной кишки, где бокаловидных клеток мало, но специфично воспаление прямой кишки, где количество бокаловидных клеток максимальное.
Антитела к бокаловидным клеткам выявляются у 30 % больных НЯК и отсутствуют у людей с болезнью Крона и другими заболеваниями кишечника. Специфичность анализа для язвенного колита составляет 100 %. Одновременное определение антинейтрофильных цитоплазматических антител (АНЦА) увеличивает чувствительность теста до 70-83 %.
Для чего используется исследование?
Когда назначается исследование?
Что означают результаты?
Референсные значения: титр Причины повышения уровня антител к бокаловидным клеткам кишечника:
Дифференциальная диагностика воспалительных заболеваний кишечника проводится после исключения возможных инфекционных причин патологии (например, шигеллеза, амебиаза, эшерихиоза), а также новообразований.
Кто назначает исследование?
Литература
Подписка на новости
Оставьте ваш E-mail и получайте новости, а также эксклюзивные предложения от лаборатории KDLmed
Аутоиммунные заболевания кишечника (болезнь Крона, язвенный колит) и желудка
Аутоиммунный гастрит.
Аутоиммунный гастрит относится к частым аутоиммунным заболеваниям и наиболее частым аутоиммунным заболеванием желудочно-кишечного тракта (ЖКТ). Этому заболеванию в 30% случаев сопутствуют другие аутоиммунные патологические состояния: аутоиммунные заболевания щитовидной железы, алопеция и витилиго. Аутоиммунный гастрит протекает субклинически и редко является поводом обращения пациентов к врачу. В его основе лежит аутоиммунная реакция, направленная против обкладочных (париетальных) клеток желудка, а также против внутреннего фактора (фактора Кастла). Обкладочных клеток больше в теле желудка, поэтому обычно аутоиммунный гастрит проявляется атрофией фундальных отделов, по сравнению с антральным гастритом при инфекции Helicobacter pylori. Для деффиринцаильной диагностики гастрита, ассоциированного с аутоиммунной реакцией и связанного с инфекцией Helicobacter pylori, используется тест Серологическое обследование гастритов типов А и В. Обкладочные клетки желудка вырабатывают соляную кислоту и внутренний фактор Кастла, необходимый для всасывания витамина В12 в кишечнике. Уничтожение обкладочных клеток ведет к гипоацидному гастриту, мальабсорбции, железодефицитной и пернициозной анемиям.
Антитела к обкладочным (париетальным) клеткам желудка.
Париетальные (обкладочные) клетки желудка вырабатывают соляную кислоту и внутренний фактор Кастла, необходимый для всасывания витамина В12 (кобаламина) в кишечнике. Основным антигеном антител к париетальным клеткам желудка (АПКЖ) является бета-субъединица Н+/К+ АТФ-азы, мембрано-ассоциированного ионного насоса, который участвует в закислении содержимого желудка. Аутоантитела являются комплемент-фиксирующими и непосредственно участвуют в разрушении популяции обкладочных клеток и развитии атрофического гастрита. Не отмечается взаимосвязи между обнаружением аутоантител к париетальным клеткам желудка и антральным гастритом, основной этиологической причиной которого является инфекция Helicobacter pylori. Титры аутоантител не коррелируют с тяжестью атрофии слизистой желудка, поэтому их мониторинг не целесообразен. Антитела к обкладочным клеткам желудка отмечаются у 90% больных с атрофическим гастритом и пернициозной анемией. Другие проявления дефицита витамина В12, обусловленные аутоиммунным гастритом, включают полиневрит, фуникулярный миелоз, атаксию, истощение мышц и снижение рефлексов. Нарушение закисления желудка приводит также к нарушению всасывания железа в тонком кишечнике, поэтому аутоиммунный гастрит, связанный с присутствием аутоантител к парительным клеткам желудка, может также приводить к развитию железодефицитной анемии с характерной клиникой этого состояния. Макроцитарная анемия обусловлена дефицитом эритропоэза в связи с нехваткой витамина В12. Анемия развивается через несколько лет после развития аутоиммунного гастрита, поскольку в норме в печени человека сохраняется значительный запас витамина. Анемия проявляется увеличением среднего размера эритроцита, повышением цветного показателя, характерными изменениями нейтрофилов, низким количеством ретикулоцитов, тромбоцитопенией и лейкопенией. Кроме того отмечается мегалобластная трансформация в костном мозге.
Антитела к внутреннему фактору (фактору Кастла).
Внутренний фактор (фактор Кастла) представляет собой гликопротеин массой 72 кДа, который секретируется в просвет желудка и связывает и транспортирует в стенку кишки витамина В12 (кобаламина). Аутоантитела к внутреннему фактору способны вызывать нарушение его функции как за счет блокады его связывания с витамином, так и препятствуя адсорбции комплекса в тонком кишечнике. Антитела к внутреннему фактору являются более специфичными по сравнению с антителами к парительным клеткам желудка при диагностике пернициозной анемии и дефицита витамина В12, однако встречаются только у 60% больных с аутоиммунным гастритом.
Комплексная оценка аутоантител при подозрении на аутоиммунный гастрит позволяет повысить точность лабораторной диагностики данного состояния (Диагностика гастрита типа А и пернициозной анемии).
Диагностика воспалительный заболеваний кишечника (болезнь Крона и язвенный колит).
Болезнь Крона (БК) и язвенный колит (ЯК) представляют собой хронические, рецидивирующие, идиопатические расстройства ЖКТ. При этом БК характеризуется иммунным, трансмуральным, сегментарным, гранулематозным воспалением ЖКТ различной протяженности от полости рта до анального отверстия, с развитием местных и системных осложнений, а ЯК — поражением только толстой кишки с обязательным вовлечением прямой, и воспаление при этом чаще всего ограничивается слизистой оболочкой кишечника и носит диффузный характер. Болезнь Крона и язвенный колит представляют собой наиболее частые формы ВЗК в европейской популяции и за последние несколько лет наблюдается стабильное повышение заболеваемости и распространенности данных заболеваний в развитых и развивающихся странах (5,6 на 100,000 в год в некоторых странах Европы). По данным Американского центра по эпидемическому контролю болезней примерно 1,4 млн. человек популяции США страдают от воспалительных заболеваний кишечника. В Германии распростраенность оценивается в пределах 1/500 до 1/800 взрослого населения. В Санкт-Петербурге по данным городского центра ВЗК на учете стоит 5,500 пациентов. Диагноз БК и ЯК, согласно международным и отечественным клиническим рекомендациям по диагностике и лечению ВЗК, устанавливается на основании всесторонней оценки клинической картины заболеваний, данных эндоскопических, радиологических, гистологических и лабораторных методов исследований. В 2011 году были опубликованы данные, рекомендующие рутинное использование панелей серологических маркеров для диагностики или мониторинга ВЗК в клинической практике. Но аутоантитела при ВЗК имеют ограниченную диагностическую ценность в первичной диагностике вследствие их низкой чувствительности.
Серологические маркеры диагностики болезни Крона. Антитела к пекарским дрожжам Sacchаromyces cerevisiae и антитела к экзокринной части поджелудочной железы и антигену GP2.
Антитела к пекарским дрожжам Sacchаromyces cerevisiae (ASCA) являются основным лабораторным маркером болезни Крона. Кроме антител к антигенам пекарских дрожжей, при болезни Крона появляются антитела к другим комменсальным организмам ЖКТ. Так, при этом заболевании появляются антитела антигенам кишечной палочки, псевдомонад, а также антигенам полисахаридной стенки многих микроорганизмов. Основными иммуногенными эпитопами антител к сахаромицетам являются также компоненты полисахаридов, в том числе маннотетроза и маннотриоза.
Антитела к сахаромицетам выявляются при болезни Крона с частотой, составляющей около 50% (30-70%). Антитела могут быть представлены IgG или IgA, обладая общей специфичностью для диагностики болезни Крона составляющей 93%. Частота выявления ASCA не зависит от географического района и демографии обследованных групп, что указывает на универсальность иммунологического механизма, лежащего в основе иммунной реакции против клеток сахаромицет. Характерно, что антитела к сахаромицетам часто отмечаются у родственников больных воспалительными заболеваниями кишечника (20-25%). У клинически здоровых лиц ASCA могут быть выявлены у 1-3% лиц общей популяции. При болезни Крона антитела к сахаромицетам могут появляться до клинического дебюта заболевания. При болезни Крона у пациентов с ASCA заболевание течет тяжелее, что связано с частыми эпизодами кишечной непроходимости, кроме того заболевание лучше отвечает на терапию блокаторами фактора некроза опухоли-альфа. В то же время, титры антител не коррелируют с клинической активностью процесса. Антитела к сахаромицетам могут использоваться для дифференциальной диагностики болезни Крона и неспецифического язвенного колита, поскольку встречаемость антител у больных с язвенным колитом не превышает 10%. Редко ASCA встречаются при первичном билиарном циррозе, первичном склерозирующем холангите, целиакии. Отсуствие антител к сахаромицетам (ASCA) не исключает вероятности болезни Крона.
Антитела к центроацинарным клеткам реагируют с цитоплазмой ацинарных клеток поджелудочной железы или с глобулярными структурами в протоках поджелудочной железы. Причина появления антител к ацинарным клеткам при БК остается неизвестной. Поражение поджелудочной железы иногда отмечается при ВЗК, однако не обнаружено взаимосвязи между панкреатитом и появлением антител к панкреоцитам. Вероятно, это связано с преимущественной экскрецией большинства антигенов в составе сока поджелудочной железы. Описано несколько антигенов ацинарных клеток, в частности гликопротеин GP2, который экскретируются поджелудочной железой в просвет кишечника. Антитела к экзокринной части поджелудочной железы отмечаются у 10-20% пациентов с болезнью Крона, несколько чаще у сравнительно молодых пациентов. Крайне редко антитела к центроацинарным клеткам поджелудочной железы могут отмечаться при других заболеваниях ЖКТ. Обнаружение антител к экзокринной части поджелудочной железы указывает на высокую вероятность БК и требует углубленного клинического и инструментального обследования. В сочетании с другими клиническими, инструментальными и лабораторными находками выявление антител позволяет поставить диагноз БК.
Изучение антигенных мишеней антител к центроацинарным клеткам привело к описанию белка GP2 (гликопротеина 2 типа) который является основным антигеном экскреторных гранул зимогенов. Обладая высокой структурной гомологией с белком Тамм-Хорсфала в моче, гликопротеин GP2 в просвете кишечника выполняет антибактериальную функцию, связываясь с фимбриями бактерий. Кроме того гликопротеин GP2 обладает антиапоптотическим и пролиферативным действием на энтероциты, таким образом, выступая в качестве протективного фактора. Антитела к GP2 классов IgGи IgA отмечаются у 30-35% пациентов с болезнью Крона, независимо от присутствия ASCA, поэтому совместное использование обоих маркеров позволяет выявить серологические признаки заболевания у 60-70% пациентов. Антитела к GP2 чаще отмечаются у более молодых больных.При БК антитела к GP2 антигену отмечаются при илиоколите, стриктурирующей формах заболевания с частым перианальным воспалением. Антитела к GP2 редко отмечаются у больных с неспецифическим язвенным колитом и менее чем у 3% здоровых лиц. Антитела к GP2 могут отмечаться при других заболеваниях ЖКТ, в том числе целиакии.
Серологические маркеры диагностики язвенного колита. Антитела к цитоплазме нейтрофилов (АНЦА) IgA и Антитела к бокаловидным клеткам кишечника (БКК).
Антинейтрофильные цитоплазматические антитела (АНЦА) были впервые описаны при гранулематозных васкулитах. При системных васкулитах в качестве основных антигенов антинейтрофильных антител выступает ряд ферментов содержащихся в азурофильных гранулах нейтрофилов. К известным антигенным мишеням АНЦА относятся протеиназа-3, миелопероксидаза, лактоферрин, эластаза, белок BPI и катепсин G. Антинейтрофильные антитела также используются в качестве диагностических маркеров при воспалительных заболеваниях кишечника, однако при этих заболеваниях большинство антигены аутоантител плохо изучено. Метод непрямой иммунофлюоресценции остается «золотым стандартом» выявления антинейтрофильных антител, поскольку позволяет определить как частые антигены (такие как протеиназа-3 или миелопероксидаза), так и редкие мишени аутоантител, которые охарактеризованы недостаточно хорошо. Для клинической диагностики воспалительных заболеваний кишечника целесообразно дополнять выявление антинейтрофильных антитела класса IgA выявлением антинейтрофильных цитоплазматических антител класса IgG.
Антитела к цитоплазме нейтрофилов часто отмечаются при аутоиммунной патологии желудочно-кишечного тракта. Они встречаются при язвенном колите (70%), болезни Крона (2-7%), аутоиммунном гепатите (50%), первичном склерозирующем холангите (40%), первичном биллиарном циррозе (5%), болезни Шенлейн-Геноха (70%) и васкулитах при ревматоидном артрите (5-10%). При неспецифическом язвенном колите выявление высоких титров антинейтрофильных антител отмечается у больных с тяжелым течением заболевания. Повышенный титр АНЦА IgA указывает на вероятный диагноз язвенного колита и ассоциированного с ним первичного склерозирующего холангита.
Бокаловидные клетки кишечника (БКК) вырабатывают слизь, которая защищает слизистую кишки от агрессивных факторов содержимого кишки. Такие клетки, имеющие форму чаши (бокала), можно обнаружить во всех отделах кишечника, однако их число максимально в прямой кишке, особенно в криптах толстого кишечника. Основным антигеном БКК являются муцины – семейство гликопротеинов, состоящие из белка и углеводной последовательности. Как центральный белок, так и углеводная цепь являются мишенью антител при неспецифическом язвенном колите (НЯК).
Наличие антител к БКК тесно связано с язвенным колитом. Антитела к БКК часто отмечаются у пациентов с ЯК 15-40%, редко встречаются при болезни Крона, других орган-специфических аутоиммунных заболеваниях и очень редко у здоровых лиц. Также антитела к БКК могут встречаться при аутоиммунной энтеропатии – редком состоянии, связанном со снижением числа бокаловидных клеток, виллезной атрофией и воспалением в тонком кишечнике. Аутоиммунная энтеропатия проявляется рецидивирующией диареей, нарушением всасывания, кроме того она часто бывает связана с другими аутоиммунными заболеваниями и полиэндокинопатиями. Другим важным серологическим тестом на аутоиммунную энтеропатию является Определение антител к энтероцитам методом непрямой иммунофлюоресценции для диагностики аутоиммунной энтеропатии.
Слизистый слой кишечника, микробиом и воспалительные заболевания кишечника
Слизистый слой кишечника, микробиом и ВЗК
Микробиота кишечника и факторы питания как модуляторы слоя слизи при воспалительном заболевании кишечника
Резюме
1. Введение
Происхождение и причины ВЗК остаются неизвестными. Это иммуноопосредованное воспалительное заболевание, и его основными причинными факторами могут быть генетические, иммунные и экологические, такие как микробиом кишечника и диета. Исследования широкой ассоциации генома выявили около 200 локусов генов при ВЗК, из которых более 50% также связаны с другими воспалительными и аутоиммунными заболеваниями [6]. Воздействие условий окружающей среды влияет на состав микробиома, и последующий дисбиоз (изменения здоровой микробиоты) в желудочно-кишечном тракте может вызвать воспалительные реакции [7,8].
В этом обзоре мы сосредоточимся на кишечном барьере при ВЗК с особым акцентом на роли слизистого слоя в здоровье кишечника и его изменениях при этом заболевании. Кроме того, суммировано влияние микробиоты кишечника и пищевых соединений как факторов модуляции слизи и их сложное взаимодействие со слизистым барьером при ВЗК. Данные были получены из статей, опубликованных на английском языке в журналах, индексируемых в PubMed и Web of Science, с момента создания до августа 2021 года и получены с использованием поисковых запросов, таких как: (I) кишечный барьер и гомеоста кишечника; (II) слизистый слой, муцины и ВЗК; (III) модуляция иммунной системы и воспаления слизистых оболочек; (IV) кишечная микробиота, пробиотики и ВЗК; (V) диетические соединения, пищевые биологически активные вещества и ВЗК.
2. Кишечный барьер
Гомеостаз слизистой оболочки является жизненно важным признаком иммунной системы кишечника [22]. Одним из критических факторов развития ВЗК является неспособность поддерживать адекватный баланс между ответом на патогены и толерантностью к комменсальным микроорганизмам и полезным антигенам просвета [23,24]. В условиях дисфункции кишечного барьера, как это происходит при ВЗК, гомеостатическое равновесие теряется [25,26]. ВЗК связано с повышенной проницаемостью кишечника и связанным с этим дисбалансом иммунного ответа, что приводит к увеличению набора циркулирующих клеток и секреции провоспалительных медиаторов [15,27]. Следовательно, такие факторы, как иммунная система, генетика и факторы окружающей среды, влияют на барьерную функцию желудочно-кишечного тракта и, таким образом, участвуют в «интегроме ВЗК» [28].
2.1. Слой слизи
У людей 18 муцинов слизи подразделяются на два типа: трансмембранные и секретируемые муцины. Центральные домены муцина состоят из остатков пролина, треонина и серина (PTS), работающих как сайты присоединения для O-связанных гликанов посредством ковалентного связывания N-ацетилгалактозамина с остатками серина или треонина [16]. Секретируемый муцин MUC2 является основным гликопротеином кишечной слизи. MUC2 имеет N-концевой домен, два PTS-домена и C-концевой домен. N-концевой домен MUC2 содержит 3 полных домена фактора фон Виллебранда (D1-3) и C-концевую область домена D4. Остатки цистеина в N- и C-концевых доменах способствуют образованию меж- и внутримолекулярных дисульфидных связей, ответственных за полимеризацию муцина [33].
Полипептид MUC2 синтезируется и димеризуется в эндоплазматическом ретикулуме ( ER ) кишечных клеток. Затем остатки треонина и серина гликозилируются в цис-Гольджи, и образование тримеров происходит в транс-Гольджи до того, как MUC2 упаковывается в секреторные гранулы (см.: Cis / Trans Golgi ). MUC2 состоит из гетерогенных гликановых цепей [16], которые позволяют тримерам MUC2 образовывать полимеры, создающие сети слизи на поверхности клетки [31,34]. Полимеры MUC2 подвергаются быстрой экспансии на поверхности кишечного эпителия для поддержания слизистого барьера во время гомеостаза; это расширение зависит от ионного состава и наличия воды. Полимеры могут увеличиваться в объеме до 1000 раз, образуя каркас слизистого геля [35].
2.2. Слой слизи при воспалительных заболеваниях
Стабильность слизистого слоя имеет решающее значение для гомеостаза кишечника, в котором MUC2 секретируется с базовой скоростью. На эту секрецию могут влиять такие медиаторы, как цитокины, микробные продукты, аутофагические белки, активные формы кислорода и компоненты инфламмасомы [37,38]. Комменсальные и патогенные бактерии могут регулировать выработку муцина [28]. В тонком кишечнике непрерывная базальная секреция слизи создает поток в просвет, который вместе с антибактериальными агентами удерживает микроорганизмы вдали от поверхности эпителия. Антибактериальные агенты секретируются клетками Панета и энтероцитами дна крипт. С другой стороны, в толстой кишке внутренний слой слизи является первой линией защиты от бактерий [39].
Слой слизи является естественной и селективной средой обитания для кишечной микробиоты [40], которая, в свою очередь, влияет на состав слизи и может способствовать секреции слизи и увеличению толщины слоя слизи [41]. Следовательно, микробиота кишечника влияет на функцию слоя слизи, возможно, через определенные бактерии, которые формируют гликановый профиль слизи, хотя молекулярные детали остаются не полностью идентифицированными [42].
Состав муцина изменяется при ВЗК, и структурные изменения муцина играют важную роль в возникновении ВЗК [52,53]. Фактически, изменения слизистого барьера и муцинов наблюдаются в начале ВЗК; патология бокаловидных клеток является отличительной чертой ЯК и БК [43]. Недавно было обнаружено, что уменьшение слизистого слоя при ЯК связано с уменьшением количества и секреторной функции бокаловидных клеток из-за воспалительной среды и из-за изменений секреции муцина, которые сохраняются в отсутствие воспалительных клеток [54].
Напротив, толщина слизи нормальная или больше нормы при БК, возможно, из-за гиперплазии бокаловидных клеток или повышенной экспрессии MUC2, хотя и со снижением длины олигосахаридной цепи на 50% [62]. Следовательно, в основе сложной патологии ВЗК лежат несколько изменений слизистого барьера.
3. Микробиота кишечника и слой слизи при ВЗК
На кишечный барьер, противомикробные и иммуномодулирующие функции влияют несколько представителей микробиоты кишечника, как недавно было доказано в исследованиях с клеточными моделями эпителиального и слизистого слоев [64,65]. Некоторые комменсалы, пробиотики, в частности штаммы лактобактерий и бифидобактерий, и смеси пробиотиков доказали модулирующее слизь действие не только на животных моделях ВЗК, но и на гнотобиотических животных, а также на животных моделях ожирения, недоедания и старения, вызванных диетой (таблица 1). В этом отношении Lactobacillus rhamnosus CNCM I-3690 индуцирует усиление кишечного барьера против химически индуцированного колита с эффектами, аналогичными тем, которые демонстрирует хорошо известный полезный человеческий комменсал Faecalibacterium prauznitzii A2-165 [66]. Бактерия F. prausnitzii является физиологическим датчиком здоровья кишечника и оказывает дополнительное действие с Bacteroides thetaiotaomicron в качестве потребителя ацетата и продуцента бутирата, чтобы сбалансировать слизистый барьер, изменяя дифференцировку бокаловидных клеток, экспрессию гена муцина и гликозилирование [67]. Согласно проекту «Микробиом человека», бактерия Bifidobacterium dentium, как и другие штаммы Bifidobacterium, является признанным членом кишечной микробиоты здорового младенца и взрослого человека [68], и ее положительное влияние на сохранение функции слизистого слоя было доказано на мышах-гнотобиотах [69].
Таблица 1. Резюме исследований, оценивающих на моделях животных влияние кишечных бактерий на слизистый слой.
DNBS: динитробензолсульфоновая кислота; DSS: декстрансульфат натрия; КОЕ: колониеобразующие единицы; SCFAs: короткоцепочечные жирные кислоты; LPS: липополисахарид.
Помимо самих бактерий, некоторые микробные компоненты / метаболиты, такие как патоген-ассоциированные молекулярные структуры ( PAMPs ) и SCFAs, а также бактериальные метаболиты пищевых волокон, также могут действовать на слизистый барьер [39,83]. Например, это случай специфических внешних белков из A. muciniphila [72] или полисахарида A из Bacteroides fragilis [84], которые воспринимаются Toll-подобными рецепторами и в конечном итоге влияют на иммунитет хозяина. SCFAs, помимо своей роли в качестве источника энергии для эпителия и индукторов иммунной толерантности через Т-регуляторные клетки, способны стимулировать как выделение кишечных муцинов, так и экспрессию гена MUC2 [85]. Более того, было высказано предположение, что благотворное влияние лечения Escherichia coli Nissle 1917 на химически индуцированный колит (таблица 1) может быть перенесено на мышей, свободных от микробов, но в меньшей степени, посредством трансплантации фекальной микробиоты после колонизации слизистой оболочки и восстановления воспалительной реакции [76].
4. Диетические соединения и слизистый слой при ВЗК
При оценке сложных взаимоотношений между хозяином, микробиотой и слоем слизи необходимо учитывать диетические факторы. Режимы питания и определенные продукты питания или питательные вещества могут прямо или косвенно влиять на кишечный барьер, формируя виды микробов, которые, как известно, влияют на защиту слизистой оболочки и воспалительные процессы [90]. Следовательно, западная диета и воспаление слабой степени являются взаимосвязанными факторами, связанными с растущим числом иммуноопосредованных воспалительных заболеваний, таких как ВЗК [91].
Диета в основном состоит из макроэлементов, включая белки, липиды и углеводы, а также микроэлементов, таких как витамины и минералы. Некоторые диетические факторы могут увеличивать кишечную проницаемость и, следовательно, способствовать дисфункции барьера при ВЗК, в то время как другие могут усиливать кишечный барьер [86]. Влияние различных пищевых соединений на слизистый барьер оценивалось на животных моделях, как на моделях здоровья, так и на ВЗК-подобных моделях (результаты суммированы в таблице 2). Общие белки и специфические белковые гидролизаты и биоактивные пептиды как из животных, так и из растительных источников могут влиять на желудочно-кишечный барьер, защищая от экспериментального ВЗК, путем модуляции уровней слизи и компонентов IECs, про/противовоспалительных маркеров, антиоксидантных ферментов, иммунных медиаторов и сообществ микробиоты [92]. Однако, независимо от источников белка, сообщалось о нарушении работы кишечных крипт, количества бокаловидных клеток и экспрессии белка и гена Muc2 у мышей, которых кормили диетой с высоким содержанием жиров [93].
Табл. 2. Диетические соединения и слизистый слой при ВЗК
DNB: динитробензолсульфоновая кислота; DSS: декстрансульфат натрия; LPS; липополисахарид; TNBS: 2,4,6-тринитробензолсульфоновая кислота.
Диета с высоким содержанием жиров недавно была связана с нарушением слизистого слоя и стимуляцией эпителиального оксидативного стресса и апоптоза, а также с индукцией молекул, разрушающих барьер, и видов бактерий [111]. В соответствии с этим наблюдением, предыдущие исследования связывали западные диеты, характеризующиеся животным жиром и белками, сахаром и обработанной пищей, с более высоким содержанием Bacteroides и более низким уровнем Prevotella, в то время как средиземноморская диета, богатая фруктами, овощами, орехами и цельнозерновыми культурами, сместилась в сторону изобилия Prevotella и разлагающих клетчатку бактерий вместе с увеличением производства SCFAs [112,113]. Аналогичным образом, как показал недавний анализ связи между диетическими факторами и микробиомом здоровых добровольцев и пациентов с ВЗК, обработанные и животные продукты связаны с увеличением численности видов Firmicutes и Ruminococcus, но растительная пища и рыба положительно влияют на комменсалы, продуцирующие SCFAs и сдерживаание патобионтов, тем самым влияя на характерную микробную среду кишечного воспаления [114]. Кроме того, диета с высоким содержанием жиров также стимулирует колоректальный онкогенез у мышей за счет дисбиоза кишечника, дисрегуляции метаболитов и дисфункции кишечного барьера [115].
В дополнение к высокому содержанию жира, следует учитывать, что другие факторы западной диеты, такие как низкое содержание клетчатки, могут способствовать негативному воздействию на воспаление. Пищевые волокна обогащают среду кишечника и обеспечивают богатую нишу для роста полезных микроорганизмов [116]. Большинство бактерий предпочтительно выбирают неперевариваемые пищевые полисахариды в качестве источника энергии. Поэтому в диетах с дефицитом клетчатки, распространенных в западной популяции, кишечные бактерии в большей степени зависят от менее благоприятных субстратов, особенно пищевых и эндогенных белков и гликопротеинов слизи [42,108]. Гликаны муцина катаболизируются в результате последовательного действия различных микробных ферментов, таких как углеводно-активные ферменты [117]. Распад муцинов хозяина может негативно повлиять на гомеостаз слизи и повысить восприимчивость к патогенам [39,63]. Эта микробная активность может также привести к увеличению производства вредных метаболитов, полученных в результате ферментации аминокислот, что способствует разложению слизи и хроническим заболеваниям [36]. Скорее всего, предполагается, что диета, богатая клетчаткой, противодействует ферментации белка, тем самым уменьшая нежелательные эффекты мяса и жиров [116].
Профилактический эффект клетчатки может быть связан с увеличением продукции SCFAs [118], которые усиливают секрецию слизи и антимикробных пептидов, модулируют иммунную функцию и уровни кислорода и укрепляют эпителиальные плотные контакты [116,119]. Действительно, некоторые исследования на мышах показали, что добавление клетчатки к рациону с высоким содержанием жиров смягчает многие из неблагоприятных воздействий на слизистый барьер (основные результаты приведены в таблице 2) параллельно с модуляцией микробного состава и продукцией SCFAs. Модели на животных показали кишечные изменения из-за ожирения, вызванного диетой в западном стиле, и химического колита [77,108,109,110]. В частности, было показано, что низкое количество пребиотической клетчатки инулина (добавка 1% в питьевой воде) корректирует проницаемость внутреннего слоя слизи и дополняет благоприятное воздействие пробиотика B. longum на рост слизи [77]. Более того, растворимый инулин (добавка 20% клетчатки в диете с высоким содержанием жиров), но не нерастворимая целлюлоза, предотвращает вторжение микробиоты и дополнительно улучшает здоровье кишечника за счет устранения метаболических изменений, ожирения и контроля гликемии [108]. Напротив, соотношение между высоким содержанием простых сахаров и низким содержанием клетчатки в рационе предрасполагает к активности и численности микробиоты, разлагающей муцин, и, в долгосрочной перспективе, к дисфункции кишечного барьера и последующему воспалению [117]. Примечательно, что недавний систематический обзор с метаанализом показал, что потребление пищевых волокон ниже у взрослых с ВЗК по сравнению со здоровыми людьми [120].
Помимо макроэлементов, недавно была рассмотрена важная роль микронутриентов [121] и других пищевых соединений, таких как жирные кислоты [122] и фитохимические вещества [123] в регуляции воспаления слизистой оболочки и микробиома при ВЗК. С другой стороны, некоторые пищевые добавки, такие как эмульгаторы, мальтодекстрины и каррагинан, могут вызывать повышенную кишечную проницаемость, разжижение слизи и изменения в микробиоте кишечника, связанные с дисфункцией кишечного барьера и отрицательными эффектами на ВЗК [39,124].
Свидетельства исследований диетического вмешательства на эту тему все еще ограничены. В нескольких исследованиях на людях оценивали влияние некоторых пребиотиков и симбиотиков на улучшение кишечной проницаемости, хотя в большинстве из них были обнаружены лишь незначительные различия по сравнению с плацебо [86]. Воздействие клетчатки на слизистый барьер человека варьируется в зависимости от таких факторов, как исследуемая популяция, ЖКТ-локация и тип клетчатки [90]. Однако систематический обзор, проведенный Leech и соавторами, не выявил более низкое потребление клетчатки как фактор риска кишечной проницаемости [125]. Напротив, в рамках диеты западного типа потребление жиров и недостаточное потребление белка или избыток белка животного происхождения считаются независимыми факторами риска нарушения целостности кишечника [125]. Исследование диетических вмешательств показало, что различные источники белка животного и неживотного происхождения оказывают умеренное влияние на изобилие таксонов микробов, связанных со слизистой оболочкой, однако эти эффекты менее заметны по сравнению с влиянием уровня насыщенных жиров [126]. Точно так же диеты с высоким содержанием жиров отрицательно коррелируют с микробным разнообразием, богатством и численностью F. prausnitzii и A. muciniphila и связаны со снижением бактериальной нагрузки в образцах фекалий человека [127, 128].
5. Выводы
Барьеры слизистой оболочки представляют собой первый физический защитный механизм хозяина. Они не только удерживают микроорганизмы подальше от эпителия, предотвращая транслокацию микробов в ткани слизистой оболочки, что может вызвать обострение воспалительно-иммунных реакций, но также являются богатым источником питательных веществ для комменсалов. Слизь кишечного тракта, в основном состоящая из муцинов, играет жизненно важную роль в правильном функционировании пищеварительного тракта и, соответственно, в здоровье человека. Следовательно, изменения в составе, организации, секреции и деградации слизи или ее функциональности связаны с различными заболеваниями, включая ВЗК. Предложена многофакторная модель патогенеза ВЗК, в которой сходятся несколько изменений, которые включают нарушение кишечного барьера наряду с нарушением регуляции иммунной системы. До сих пор неясно, являются ли изменения слизи причиной или следствием заболевания. Более того, научный интерес к взаимодействиям хозяина и микробиома, проявляющимся в слое слизи кишечного тракта, за последние годы увеличился, что дает доказательства, которые резко улучшили наши знания о том, как микробиота регулирует здоровье хозяина. Следует отметить, что факторы окружающей среды в просвете кишечника, включая микробиоту кишечника и пищевые соединения, а также сложное трехстороннее взаимодействие между обоими элементами и слоем слизи, могут влиять на целостность кишечного барьера и регулировать здоровый желудочно-кишечный гомеостаз, в отличие от изменений ВЗК (рисунок 1).
Рисунок 1. Диета и микробиота кишечника регулируют кишечный барьер при здоровом кишечнике и воспалительных заболеваниях кишечника. Схематическое представление влияния диеты, которое может воздействовать непосредственно на компоненты кишечного барьера и косвенно через формирование состава, функции и источника энергии микробиоты. Некоторые диетические соединения, обычно встречающиеся в средиземноморской диете (зеленый), могут способствовать кишечному барьеру, в отличие от факторов диеты западного стиля (красный). Влияние взаимодействия хозяина и микробиоты в просвете кишечника и слое слизи, эпителии и иммунной системе слизистой оболочки имеет важное значение для сбалансирования кишечного барьера в отличие от изменений, лежащих в основе воспалительных заболеваний кишечника.
Действительно, в общих чертах исследования, обобщенные в настоящем обзоре, предполагают, что некоторые взаимодействия микробиоты и диеты играют роль в поддержании гомеостаза кишечника и функции слизи. Тем не менее, текущие исследования по этим темам имеют ряд ограничений, и некоторые вопросы остаются открытыми, особенно в отношении недостатков в дизайне надежных клинических испытаний и долгосрочных научно-обоснованных исследований для реализации результатов на практике. Учитывая многофакторную природу ВЗК и отсутствие эффективных методов лечения для лечения этого заболевания, следует дополнительно рассмотреть вопрос о регулировании кишечного слизистого барьера с целью оказания помощи в лечении ВЗК.
Дополнительная информация:
Литература
Будьте здоровы!
ССЫЛКИ К РАЗДЕЛУ О ПРЕПАРАТАХ ПРОБИОТИКАХ