ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ И МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ФОЛЛИКУЛ-АССОЦИИРОВАННОГО ЭПИТЕЛИЯ ПЕЙЕРОВЫХ БЛЯШЕК КАК АНТИГЕННОГО БАРЬЕРА КИШЕЧНИКА
FUNCTIONAL AND MOLECULAR CHARACTERISTICS OF PEYER’S PATCHES FOLLICLE-ASSOCIATED EPITHELIUM AS AN INTESTINAL ANTIGEN BARRIER
Код УДК: 57, 576.7, 612.33
1, 1, 1, S. Amasheh2, 1
1ФГБОУ ВО Санкт-Петербургский государственный университет, кафедра Общей физиологии, Санкт-Петербург, Россия
2Свободный Университет Берлина, Институт Ветеринарной Физиологии, Берлин, Германия
Ключевые слова: тканевые барьеры, эпителий, кишка, Пейеровы бляшки, клаудины, проницаемость
tissue barrier, epithelium, intestinal, Peyer’s patches, claudins, permeability
Резюме на русском:
Фолликул-ассоциированный эпителий Пейеровых бляшек является частью лимфоидной системы кишечника, обеспечивающей поддержание антигенного гомеостаза. Фолликул-ассоциированный эпителий по сравнению с эпителием тощей кишки характеризуется меньшей проницаемостью для макромолекул и ионов за счет большего уровня белков семейства клаудина. Антигенные структуры химуса способны оказывать влияния на барьерные свойства фолликул-ассоциированного эпителия, регулируя его проницаемость.
Abstract on English:
Follicle-associated epithelium of Peyer’s patches is a part of gut-associated lymphoid tissue which maintain antigenic homeostasis in organism. Follicle-associated epithelium has a lower permeability for macromolecules and ions which is provided by higher level of claudin proteins. Antigens from chyme can affect barrier properties of follicle-associated epithelium, taking part in regulation of its permeability.
Основной текст тезисов:
Изучение закономерностей функционирования тканевых барьеров является актуальным направлением исследований в области физиологии висцеральных систем, в рамках которого рассматриваются механизмы и процессы, обеспечивающие постоянство внутренней среды. Поддержание ионного и антигенного гомеостаза является жизненно важным условием, в основе которого лежит нормальное функционирование тканевых барьеров и их отдельных структур. Изучение и понимание роли отдельных элементов тканевых барьеров представляется важной задачей с широким фундаментальным и практическим потенциалом.
Крупнейшим тканевым барьером в организме является эпителий кишечника, который не только обеспечивает процессы транспорта ионов, воды и макромолекул, но также подвергается постоянной антигенной нагрузке со стороны микроорганизмов и антигенов пищи [3]. Ключевую роль во взаимодействии с патогенами играет лимфоидная система, ассоциированная со слизистой кишки, основным элементом которой являются Пейеровы бляшки. Пейеровы бляшки представляют собой сгруппированные лимфоидные фолликулы, каждый из которых покрыт фолликул-ассоциированным эпителием (ФАЭ) [1]. Таким образом, ФАЭ представляет собой тканевой барьер, с одной стороны которого находятся компоненты химуса, постоянно взаимодействующие с эпителиальными клетками, а с другой стороны - клетки иммунной системы. Основным молекулярным компонентом тканевого барьера являются белки плотных контактов клаудины, спектр и уровень которых меняется в разных сегментах кишки в соответствии с барьерными свойствами эпителия [2].
Изучение сопротивления ФАЭ проводилось с помощью метода регистрации электрофизиологических параметров на камере Уссинга и метода импедансной спектроскопии [2]. Установлено, что ФАЭ Пейеровых бляшек характеризуется большим значением эпителиального сопротивления по сравнению с эпителием ворсинок тощей кишки крысы [4]. Аналогичные результаты также были получены для Пейеровых бляшек тонкой кишки свиньи [5]. Для изучения роли парацеллюлярного барьера ФАЭ был проведен анализ проницаемости для молекул различной молекулярной массы, диффузия которых через эпителий осуществляется только по межклеточному пути. Было показано, что ФАЭ характеризуется меньшей проницаемостью для молекул массой 20 кДа, 4 кДа, а также 352 Да [4].
С помощью метода Вестерн блот выявлено, что ФАЭ Пейеровых бляшки крысы характеризуется повышенным уровнем клаудина-1, -5 и -8 по сравнению с эпителием ворсинок [4]. В эпителии Пейеровых бляшек свиньи также был выявлен больший уровень клаудина-4 по сравнению с расположенной рядом тканью эпителия ворсинок [5]. Клаудин-1, -4, -5 и -8 относятся к группе белков, снижающих парацеллюлярную проницаемость в эпителии для ионов и макромолекул.
Предполагается, что ограничение парацеллюлярного пространства является необходимым условием для транспорта антигенах структур через специализированные М-клетки. Изучение регуляции проницаемости тканевых барьеров представляется важным с точки зрения обеспечения антигенного гомеостаза в организме. В связи с этим было проведено исследование, в процессе которого изучалось влияние компонентов химуса на барьерные свойства ФАЭ Пейеровых бляшек. Было показано, что компонент клеточной стенки бактерий липополисахарид, провоспалительные цитокины, компоненты пищи растительного происхождения, поликатионный белок протамин, а также холерный токсин не оказывают влияния на трансэпителиальное сопротивление ФАЭ Пейеровых бляшек. Однако ряд соединений изменяют парацеллюлярную проницаемость ФАЭ для макромолекул. Так, холерный токсин увеличивает проницаемость для флуоресцеина натрия, в то время как липополисахарид, наоборот, снижает. Действие холерного токсина на барьерные свойства эпителия ворсинок отличалось: помимо увеличения проницаемости для макромолекул также происходило снижение трансэпителиального сопротивления.
Таким образом, можно заключить, что ФАЭ характеризуется выраженными барьерными свойствами по сравнению с эпителием ворсинок, что обеспечивается меньшей проницаемостью эпителиального пути для ионов и макромолекул за счет большего уровня белков плотных контактов. Кратковременное воздействие энтеротоксинов оказывает влияние на проницаемость фолликул-ассоциированного эпителия, таким образом являясь фактором регуляции его барьерных свойств.
Литература:
Jung, C. Peyer’s Patches: The Immune Sensors of the Intestine / C. Jung, J.-P. Hugot, F. Barreau // Int. J. of Inf. - 2010. - P. 1–12. Markov A. G. Segmental expression of claudin proteins correlates with tight junction barrier properties in rat intestine / A. G. Markov, A. Veshnyakova, M. Fromm, M. Amasheh, S. Amasheh // Journal of Comparative Physiology B. - 2010. - Vol. 180, №4. - P. 591–598. Markov A. parative analysis of theophylline and cholera toxin in rat colon reveals an induction of sealing tight junction proteins / A. G. Markov, E. L. Falchuk, N. M. Kruglova, O. V. Rybalchenko, M. Fromm, S. Amasheh // Pflьgers Archiv - European Journal of Physiology. - 2014. - Vol. 466, №11. - P. 2059–2065. Markov A. G. Claudin expression in follicle-associated epithelium of rat Peyer’s patches defines a major restriction of the paracellular pathway / A. G. Markov, E. L. Falchuk, N. M. Kruglova, J. Radloff, S. Amasheh // Acta Physiologica. - 2016. - Vol. 216, № 1. - P. 112–119. Radloff J. Barrier properties in porcine Peyer’s patches / J. Rudloff, S. S. Zakrzewski, E. L. Falchuk, A. G. Markov // Acta Phys. (Oxf). - 2017. - Vol. 219 (S711). - P. 165.