Jelita jako główny narząd układu odpornościowego

Jelita jako główny narząd
układu odpornościowego
W skład układu odpornościowego wchodzi wiele organów limfatycznych, m.in. śledziona, grasica, węzły
chłonne. Jednak to w błonach śluzowych jelit znajduje
się większość komórek układu immunologicznego. Tkanka limfatyczna związana z błonami śluzowymi przewodu
pokarmowego zawiera ponad 70% limfocytów całego organizmu i tworzy skomplikowany system odpornościowy
zwany układem GALT (gut associated lymphoid tissue).
Składa się on ze zorganizowanych kompleksów komórkowych (kępki Peyera i grudki chłonne samotne) oraz rozproszonych komórek zlokalizowanych w blaszce właściwej
jelita (limfocyty T i B, makrofagi, komórki dendrytyczne)
i w nabłonkach pokrywających kosmki jelitowe (limfocyty
śródnabłonkowe).
Cechą charakterystyczną układu GALT, znaną od wielu lat,
jest wytwarzanie przeciwciał w klasie IgA. Przeciwciała te,
prof. doc. dr hab. n. med.
Bożena Cukrowska
Kierownik Pracowni Immunologii
Instytut „Pomnik – Centrum
Zdrowia Dziecka” w Warszawie
nazywane wydzielniczymi lub sekrecyjnymi, produkowane są przez limfocyty B i wydzielane na powierzchnię zewnętrzną błon śluzowych. Reagują one z szerokim spektrum antygenów zewnętrznych, przez co uniemożliwiają
patogenom i alergenom penetrację przez śluzówki do wnętrza organizmu. Wydzielnicze przeciwciała IgA pokrywające nabłonki stanowią więc pierwszą linię obrony przed
szkodliwymi czynnikami. Liczba limfocytów B wytwarzających IgA w jelicie dorosłego człowieka wynosi ok. 7x1011
(700 000 000 000), a codzienna produkcja IgA w przewodzie pokarmowym sięga 2–5 g w porównaniu z 1–2 g produkowanymi w innych organach limfatycznych.
limfocyty T
Bakterie jelitowe
limfocyty B
(plazmocyty)
limfocyty T
Kępki Peyera
Namnażanie naiwnych
limfocytów T i B
„homing” (powrót)
pobudzonych
limfocytów
Węzły krezkowe
Chłonka
Obieg krwi
Układ oddechowy,
moczowo-płciowy,
endokrynny
Rys. 1. Schemat aktywacji układu GALT przez bakterie jelitowe
9
Żywność dla zdrowia
Bakterie jelitowe
limfocyty B IgA, lgG, IgM
Th limfocyty regulujące
IL-10, TGF-beta
Cd4+limfocyty T
Th1 limfocyty
IFN-gamma
Cd8+limfocyty T
IFN-gamma
Makrofagi,
komórki NK
TNF-alfa
IFN-gamma
IL-1
IL-12
Enterocyty
Rys. 2. Rodzaje komórek aktywowanych przez bakterie jelitowe
Produkcja wydzielniczej IgA nie jest jedyną funkcją układu
odpornościowego (tabela 1). Wiadomo jest, że jelita są
głównym źródłem przeciwzapalnych limfocytów T oraz limfocytów T regulujących odpowiedź immunologiczną (tzw.
limfocytów Treg). Limfocyty Treg, aktywowane w przewodzie pokarmowym, odgrywają znaczącą rolę w rozwoju
chorób o podłożu immunologicznym, w tym alergii, chorób
autoimmunologicznych i przewlekłych schorzeń zapalnych
(na przykład nieswoistych zapaleń jelit). Wydzielają czynniki,
między innymi czynnik transformujący wzrost (TGF-beta1)
i interleukinę 10 (IL-10), które hamują zarówno pomocnicze
limfocyty prozapalne Th1, jak i limfocyty proalergiczne Th2.
Limfocyty Treg pochodzenia jelitowego regulują produkcję
cytokin przez limfocyty T i odpowiadają za równowagę cytokinową Th1/Th2 oraz rozwój tolerancji immunologicznej
na antygeny zewnętrzne, w tym alergeny.
W rozwoju systemu GALT podstawowe znaczenie mają
bakterie jelitowe zasiedlające przewód pokarmowy. Bakterie jelitowe są pierwszym antygenem zewnętrznym aktywującym odporność po narodzeniu.
Układ odpornościowy zdrowego noworodka, pomimo
wykształcenia organów limfatycznych, jest niedojrzały i „dziewiczy”, a limfocyty określane są jako komórki „naiwne”, tzn. pozbawione wcześniejszego kontaktu
z antygenami zewnętrznymi. Sterylny przewód pokarmowy noworodka już w kilka godzin po porodzie zasiedlany
jest bakteriami pochodzenia matczynego, wśród których
w pierwszej fazie dominują bakterie Escherichia coli rozwijające się w bogatym w tlen środowisku jelitowym noworodka, w następnej kolejności bakterie z rodzaju Lactobacillus.
10
defenzyny
IL-8
U dzieci karmionych piersią zaczynają dominować bakterie
Bifidobacterium. Dopiero ok. 2. roku życia mikroflora jelitowa jest ukształtowana podobnie jak u osoby dorosłej,
z przewagą bakterii bezwzględnie beztlenowych z rodzaju
Bacteroides.
Bakterie jelitowe aktywują niedojrzały układ odpornościowy noworodka poprzez tkankę limfatyczną jelit. Miejscem indukcji odpowiedzi immunologicznej są kępki Peyera.
W nabłonku jelitowym pokrywającym kępki Peyera znajdują
się wyspecjalizowane komórki, tzw. komórki M, które wychwytują antygeny bakteryjne. Bakterie jelitowe mogą być
również bezpośrednio wychwytywane przez komórki dendrytyczne tworzące wypustki do światła jelita. Makrofagi
i komórki dendrytyczne prezentują antygeny bakteryjne
limfocytom, co powoduje namnażanie się limfocytów T
i B. Pobudzone w przewodzie pokarmowym komórki migrują naczyniami chłonnymi do węzłów chłonnych krezki
i przez przewód piersiowy dostają się do obiegu krwi, skąd
transportowane są z powrotem do struktur limfatycznych,
związanych z przewodem pokarmowym. Limfocyty, aktywowane w jelicie, osiedlają się nie tylko w przewodzie
pokarmowym, ale transportowane są również do błon śluzowych innych układów (układu oddechowego, moczowo-płciowego, gruczołów endokrynnych). Schemat aktywacji
i osiedlania komórek systemu GALT przedstawia rys. 1.
Komórki aktywowane przez bakterie jelitowe w przewodzie
pokarmowym stają się wyspecjalizowanymi komórkami
efektorowymi i pełnią określone funkcje w organizmie. Pod
wpływem bakterii jelitowych dochodzi do:
• dojrzewania limfocytów B w plazmocyty produkujące
Rola systemu GALT
• Tworzy pierwszą linię obrony organizmu
przed szkodliwymi czynnikami.
• Ma podstawowe znaczenie w rozwoju
prawidłowej odpowiedzi immunologicznej na antygeny zewnętrzne.
• Jest miejscem pierwszego kontaktu niedojrzałego układu odpornościowego noworodka z antygenami zewnętrznymi.
przeciwciała sekrecyjne w klasie IgA, a także krążące we
krwi w klasie IgM i IgG,
• powstania limfocytów T regulujących odpowiedź immunologiczną,
• powstania cytotoksycznych limfocytów T zlokalizowanych
śródnabłonkowo, odpowiedzialnych za bezpośrednie niszczenie patogenów,
• powstawania limfocytów T prozapalnych (Th1), produkujących mediatory reakcji zapalnej (cytokiny prozapalne),
w tym interferon-gamma,
• hamowania limfocytów T proalergicznych (Th2), tj. limfocytów odpowiedzialnych za powstanie alergii.
Bakterie jelitowe pobudzają również makrofagi, komórki NK zlokalizowane w jelicie oraz enterocyty do produkcji
mediatorów przeciwzapalnych. Na rys. 2 przedstawiono
rodzaje komórek efektorowych aktywowanych przez bakterie zasiedlające przewód pokarmowy.
Mikroflora jelitowa, poprzez aktywację różnych komórek
układu GALT, stanowi zatem podstawowy czynnik regulujący funkcje układu odpornościowego. W odróżnieniu od
bakterii patogennych bakterie zasiedlające przewód pokarmowy nie aktywują swoistej reakcji immunologicznej skierowanej przeciwko sobie, ale wpływają na rozwój i dojrzewanie układu odpornościowego, kontrolując jego funkcje
przez całe życie.
Podsumowując, jelita są głównym źródłem komórek odpornościowych, które chronią organizm przed czynnikami
szkodliwymi i kontrolują (regulują) odpowiedź immunologiczną organizmu.
Piśmiennictwo:
1. Cukrowska B.: The role of the intestinal microflora in the development of allergies: the modulation
of the immune system by probiotics. Ann. Diag. Paediatr. Pathol. 2002; 6: 89–96.
2. Tlaskalová-Hogenová H., Stepánková R., Hudcovic T. i wsp.: Commensal bacteria (normal
microflora), mucosal immunity and chronic inflammatory and autoimmune diseases. Immunol.
Lett. 2004; 93: 97–108.
3. Cukrowska B., Czarnowska E.: Wpływ probiotyków na układ immunologiczny. Zakażenia 2007; 6: 2–6.
4. Ivanov I.I., Diehl G.E., Littman D.R.: Lymphoid tissue inducer cells in intestinal immunity. Curr.
Top. Microbiol. Immunol. 2006; 308: 59–82.
5. Kelly D., Conway S., Aminov R.: Commensal gut bacteria: mechanisms of immune modulation.
Trends Immunol. 2005; 26: 326–333.
11