Różne nabłonki złożone są z komórek połączonych jak gdyby „szwami”. Te szwy to tzw. ścisłe połączenia (ang. tight junctions), Dzięki nim tworzą się tzw. bariery, oddzielające to co wewnątrz organizmu od świata zewnętrznego. Takie bariery są w jelicie, płucach, na skórze i w mózgu (mózg to trochę jakby „państwo w państwie” i oddziela się od reszty organizmu).

Kontakt

Bariera jelitowa jest miejscem stykania się świata zewnętrznego z tym co znajduje się w organizmie. Jedzenie (i wszystko inne, które połykamy) trafia przez jamę ustną do układu pokarmowego. Wydaje się, że po połknięciu jest już w organizmie. Nic bardziej mylnego. Musi wniknąć do tkanek, pomiędzy komórki, do krwi.

Lecz nim to się stanie, musi zostać strawione. Co więcej, organizm nie może pozwolić, by weszło do niego coś niepowołanego – np. bakterie. Temu służy bariera jelitowa. Podobne bariery wstępują w płucach i na skórze. Przez te bariery też nic niepowołanego wnikać nie może.

Bariera jelitowa (jak i inne bariery) umożliwia na swobodne przenikanie jedynie małym, lipofilowym (tłuszczowym i tłuszczolubnym) cząsteczkom. Swobodnie przenikają przezeń też cząsteczki rozpuszczalnika. Inne, polarne i jonowe, cząsteczki, mogą przeniknąć w ściśle kontrolowany sposób. Służą temu specjalne białka umieszczone w błonie komórek jelitowych. Komórki są też szczelnie połączone ze sobą, tworząc jakby „mur”. Przez ten mur nie powinno przejść nic niepowołanego.

Śluz

Oprócz komórek i znajdujących się pomiędzy nimi połączeń ścisłych (o czym dalej) , nabłonek jelitowy jest pokryty znaczną warstwę stale wydzielanego śluzu, w którym m.in. znajdują się białka o działaniu przeciwbakteryjnym. Można więc powiedzieć, że bariera ta jest podwójna: pierwszą częścią jest śluz (800 mcm), a dopiero drugą są połączenia ścisłe komórek nabłonka (200 mcm).

Barierę jelitową tworzą komórki jelitowe – enterocyty, „sklejone” połączeniami ścisłymi, oraz warstwa ochronnego śluzu.

Śluz ma przy tym dwie warstwy. Zewnętrzną, w której najprawdopodobniej mogą przebywać bakterie i wewnętrzną, mającą najwyżej 100 mcm, w zasadzie sterylną. Głównym składnikiem śluzu jest wielka glikoproteina (białko o wielkości 500 aminokwasów połączone z resztą cukrowa), której nazwa to mucyna. Poza tym w śluzie jest obecnych multum różnych cząsteczek współtworzących warstwę śluzu, np. fosfolipidy oraz białka o  różnorakim działaniu przeciwbakteryjnym, np. defensyny, katelicydyny, immunoglobuliny i lektyny.

Struktura

Śluz to wydzielina nabłonka. Nabłonek jelita złożony jest przede wszystkim z tzw. enterocytów. Komórki nabłonka jelitowego połączone są połączeniami ścisłymi Tight Junctions oraz pokryte cienką warstwą tzw. glikokaliksu, również rodzaju mucyny. Komórki te mają niezwykłe możliwości, mogą bowiem fagocytować („zjadać”) komórki bakteryjne. Oczywiście, gdy zagrożenie jest duże, na pomoc są wzywane komórki odpornościowe zwabione tam za pomocą cytokin.

Enterocyty połączone i zlepione są ściśle ze sobą połączeniami ścisłymi. Te „szwy” złożone są z wielu różnych białek.

Połączenie  ścisłe złożone są z całej gamy białek błonowych. Główne to okludyny, klaudyny, tricellulina (na połączeniach 3 komórek), JAM (junctional adhesion molecule).  Ich wystające poza błonę części „zaplatają” się z odpowiednimi białkami sąsiedniej komórki. Przywiązują je tym samym ściśle do siebie. Jednocześnie ściśle regulują przepływ wody, jonów i innych cząsteczek. Nie przepuszczają większych cząsteczek lub komórek bakteryjnych, obecnych normalnie w jelicie. Jednocześnie aktywnie regulują przepływ innych.

Białka błonowe oddziałują na inne te zawarte w cytoplazmie: zonoula occludens ZO-1-2-3 i cingulin, które z kolei są związane z białkami cytoszkieletu. Cytoszkielet, złożony z włókien aktyny i miozyny, tworzy jakby obręcz, znajdującą się w cytoplazmie blisko szczytowej powierzchni komórki. Ta obręcz połączona jest oczywiście z całą resztą cytoszkieletu, która nadaje komórce kształt. Dzięki temu połączenia ścisłe są uzależnione od tego, w jakim stanie jest cytoszkielet komórki.

Składaniem tych wszystkich białek w większy funkcjonalne kompleks sterują inne białka: kinaza proteinowa C, kinaza proteinowa strowana mitogenem, łańcuch lekki miozyny i białko Rho. Cytoszkielet złożony jest z pary aktyna-miozyna. Fosforylacja miozyny przez białko Rho powoduje skurcz cytoszkieletu i odsunięcie od siebie komórek. Cytokiny prozapalne, takie jak interferon, zmieniają jednocześnie strukturę połączeń ścisłych. Białka je tworzące są rozkładane na części lub odsuwane z miejsca, gdzie powinny być.

Jest to naturalny proces, który ma miejsce w stanie zapalnym i jest pobudzany cytokinami. Zwany jest rozszczelnieniem jelita. Gdy stan zapalny się kończy, zmiany są całkowicie odwracane. Połączenia ścisłe wracają do normy i znów działają jak „sito”. Przepuszczają tylko to, co pożądane, czyli składniki odżywcze.

Odporność

Wspomniane wcześniej komórki odpornościowe są ściśle związane z jelitem. Po prostu w tym miejscu są cały czas. Oprócz wyspecjalizowanych miejsc nazwanych kępkami Pyer’a, komórki odpornościowe znajdują się pod lub nawet między komórkami nabłonkowymi (enterocytami). Razem tworzą tzw. GALT (ang. Gut-Associated Lymphoid Tissue).

Bakterie znajdujące się w jelicie są pod kontrolą układu odpornościwego.

Kępki Pyer’a są miejscami w końcowym odcinku jelita cienkiego – w jelicie krętym. Nabłonek jelitowy jest w tych miejscach odmienny niż w reszcie jelita. Nie wytwarza on grubej warstwy śluzu, co umożliwia dotarcie bakterii do nabłonka. Te wyspecjalizowane miejsca służą „wyczuciu” bakterii które normalnie przebywają w jelicie.

Te normalnie znajdujące się to, symbiotyczne bakterie, zwane są mikrobiomem. Są jednak trzymane „w ryzach” poprzez wydzielanie odpowiednich przeciwciał z grupy IgA bez wytworzenia odpowiedzi zapalnej.

Krótko mówiąc, organizm prowadzi kontrolę ich ilości. W zamian, że tam są i zjadają „resztki ze stołu”, które nie zostały wchłonięte, bakterie jelitowe nie mogą robić szkody.  Normalny skład bakterii nie wywołuje więc stanu zapalnego.

Infekcja

Jeśli dojdzie do infekcji, patogeny zazwyczaj niszczą obecną na powierzchni jelita warstwę śluzu lub też potrafią się w niej poruszać. To umożliwia im dotarcie głębiej, do nabłonka. Co więcej po dotarciu do warstwy komórek nabłonka mogą do niego przywierać przy pomocy białek tzw. adhezyn, które tak jakby „zakotwiczają” patogeny w tym miejscu.

Inne natomiast wykorzystują  cienką warstwę śluzu w obszarze kępek Payera i atakują bezpośrednio obecne w nabłonku komórki. Takie działania, typowe dla patogenów, wywołują już reakcję zapalną. Stan zapalny cechuje się wydzielaniem cytokin. Efektem jest znaczne rozszczelnienie bariery jelitowej (o którym będę pisał).

Jest to proces powstawania luk pomiędzy komórkami jelitowymi. Luki te są na tyle duże, by do jelita mogły przeniknąć komórki odpornościowe. W normalnej sytuacji komórki te rozprawiają się z wrogiem i wracają. Rozszczelniona bariera wraca do normy. Ten naturalny proces staje się niekorzystny, gdy trwa długo. Wtedy stan zapalny i rozszczelnienie trwają cały czas – tak jak w nieswoistym zapaleniu jelita IBD.

Podsumowanie:

  • Różnego rodzaju nabłonki tworzą bariery: jelitową, skórną, płucną, mózgową.
  • Bariera jelitowa składa się ze ściśle ze sobą zetkniętych i spojonych połączeniami ścisłymi komórek jelitowych i grubej warstwy śluzu je pokrywającego.
  • Infekcja wywołuje stan zapalny. Podczas stanu zapalnego wydzielane są cytokiny. Efektem jest rozszczelnienie jelita.

Literatura:

Edelblum, K.L. & Turner, J.R., 2009. The Tight Junction in Inflammatory Disease: Communication Breakdown. Curr Opin Pharmacol., 9(6), pp.715–720.

McGuckin, M.A. et al., 2009. Intestinal barrier dysfunction in inflammatory bowel diseases. Inflammatory Bowel Diseases, 15(1), pp.100–113.

Lee, S.H., 2015. Intestinal Permeability Regulation by Tight Junction: Implication on Inflammatory Bowel Diseases. Intestinal Research, 13(1), p.11.

Arrieta, M.C., 2006. Alterations in intestinal permeability. Gut, 55(10), pp.1512–1520.

Lee, S.H., 2015. Intestinal Permeability Regulation by Tight Junction: Implication on Inflammatory Bowel Diseases. Intestinal Research, 13(1), p.11.

Suzuki, T., 2013. Regulation of intestinal epithelial permeability by tight junctions. Cellular and Molecular Life Sciences, 70(4), pp.631–659.

Ulluwishewa, D. et al., 2011. Regulation of tight junction permeability by intestinal bacteria and dietary components. The Journal of nutrition, 141(5), pp.769–776.

Reklamy

Skomentuj

Proszę zalogować się jedną z tych metod aby dodawać swoje komentarze:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie na Google

Komentujesz korzystając z konta Google. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj /  Zmień )

Połączenie z %s