Клетка пучка

Клетки пучка - это хемосенсорные клетки в эпителиальной выстилке кишечника . Подобные пучковые клетки обнаруживаются в респираторном эпителии, где они известны как щеточные клетки . [1] Название «пучок» относится к щеткообразным микроворсочкам, выступающим из клеток. Обычно присутствует очень мало клеток пучка, но было показано, что они значительно увеличиваются во время паразитарной инфекции . [2] В нескольких исследованиях была предложена роль клеток пучка в защите от паразитарной инфекции. В кишечнике клетки пучка - единственный источник секретируемого интерлейкина 25 (ИЛ-25). [3] [4][5]

"> Файл: 3D-изображение клеток пучка тощей кишки мыши.webmВоспроизвести медиа
Трехмерное изображение клеток пучка тощей кишки мыши  : Свободно плавающий криосрез иммуноокрашивали клеточным маркером пучка (антифосфоспецифическое антитело против тирозина-1798 Girdin; антитело pY1798 от Immuno-Biological Laboratories) в соответствии с установленным методом (Kuga D et al. . Journal of Histochemistry & Cytochemistry 65 (6) 347-366, Mizutani Y et al. Journal of Visualized Experiments (133) e57475). ОБРАЗЕЦ: Свободно плавающая тонкая кишка мыши DDY (зеленый: фосфо-гирдин при тирозине 1798, красный: фаллоидин, синий: DAPI), подготовленная Иидой М., Танакой М., Асаи М. из Института исследований развития, Центр социальных услуг Айти (Касугай, Япония). ). 3D-видео отредактировал Ито Т (Nikon Instech Japan). МИКРОСКОП: NIKON A1R-TiE. ОБЪЕКТИВНАЯ ЛИНЗА: Plan Apo λ 60x Oil.

ATOH1 необходим для спецификации клеток пучка, но не для поддержания зрелого дифференцированного состояния, а нокдаун Notch приводит к увеличению количества клеток пучка. [5]

Желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) человека по всей своей длине заполнен пучковыми клетками. Эти клетки располагались между криптами и ворсинками. На базальном полюсе всех клеток был экспрессирован DCLK1 . У них не было такой же морфологии, как было описано в исследованиях на животных, но они показали апикальную щеточную кайму такой же толщины. Совместная локализация синаптофизина и DCLK1 была обнаружена в двенадцатиперстной кишке , это свидетельствует о том, что эти клетки играют нейроэндокринную роль в этой области. Специфическим маркером клеток кишечного пучка является киназа микротрубочек - двойная кортиноподобная киназа 1 (DCLK1). Клетки пучка, которые положительны в этой киназе, важны для желудочно-кишечной химиочувствительности, воспаления или могут восстанавливаться после травм в кишечнике. [6]

Одним из ключей к пониманию роли клеток пучка является то, что они имеют много общих характеристик с хемосенсорными клетками вкусовых рецепторов. Например, они экспрессируют множество вкусовых рецепторов и сигнальный аппарат вкуса. Это может означать, что клетки пучка могут функционировать как хеморецептивные клетки, которые могут воспринимать множество химических сигналов вокруг себя. Однако новые исследования показывают, что клетки пучка также могут быть активированы аппаратом вкусовых рецепторов. Они также могут быть вызваны различными небольшими молекулами, такими как сукцинат и аэроаллергены . Известно, что клетки пучка секретируют различные молекулы, которые важны для биологических функций. Благодаря этому клетки пучка действуют как сенсоры опасности и запускают секрецию биологически активных медиаторов. Несмотря на это, сигналы и медиаторы, которые они выделяют, полностью зависят от контекста. Например, клетки пучка, которые находятся в уретре, реагируют на горькие соединения посредством активации вкусовых рецепторов. Затем это приводит к увеличению внутриклеточного Ca2 + и высвобождению ацетилхолина . Считается, что это затем запускает активацию различных других клеток в непосредственной близости, что затем приводит к рефлексу детрузора мочевого пузыря и большему опорожнению мочевого пузыря . [7]

Клетки пучка при иммунитете 2 типа

Было обнаружено, что клетки пучка в кишечнике мышей активируются паразитарными инфекциями. Это приводит к секреции IL25 . IL25, являющийся ключевым активатором врожденных лимфоидных клеток типа 2. Затем он инициирует и усиливает цитокиновый ответ типа 2, характеризующийся секрецией цитокинов из клеток ILC2. [7] Ремоделирование тканей во время иммунного ответа 2 типа основано на цитокине итерлейкине (ИЛ) -13. Этот интерлейкин продуцируется в основном врожденными лимфоидными клетками 2-й группы (ILC2s) и хелперными Т-клетками 2-го типа (Th2s), расположенными в собственной пластинке . Также при заражении глистами количество клеток пучка резко возрастает. Гиперплазия клеток пучка и бокаловидных клеток является признаком инфекции 2 типа и регулируется сигнальной цепью прямой связи. IL-25, продуцируемый клетками пучка, индуцирует продукцию IL-13 ILC2 в собственной пластинке. Затем IL-13 взаимодействует с незафиксированными эпителиальными предшественниками, чтобы влиять на выбор их клонов в сторону бокаловидных и пучковых клеток. В результате IL-13 ответственен за резкое ремоделирование эпителия энтероцитов в эпителий, в котором преобладают клетки пучка и бокаловидные клетки. Без ИЛ-25 выведение червя из клеток пучка замедляется. Иммунный ответ типа 2 основан на клетках пучка, и без присутствия этих клеток ответ сильно снижается, что подтверждает важную физиологическую функцию этих клеток во время заражения глистами. [8] Активация клеток Th2 является важной частью этой петли прямой связи. Активация клеток пучка в кишечнике связана с метаболитом сукцинатом, который продуцируется паразитом и связывается со специфическим рецептором клеток пучка Sucnr1 на их поверхности. Кроме того, роль клеток кишечного пучка может быть важна для локальной регенерации в кишечнике после инфекции. [7]

Клетки пучка были впервые идентифицированы в трахее и желудочно-кишечном тракте у грызунов из-за их типичной морфологии с помощью электронной микроскопии . Характерная трубчато-пузырчатая система и апикальный пучок микрофиламентов, которые соединяются с пучком длинными и толстыми микроворсинками, доходящими до просвета, дали им свое название. [1] Этот рисунок дал этим клеткам их название и всю морфологию пучков. Распределение и размер микроворсинок клеток пучка сильно отличаются от соседних с ними энтероцитов . Также клетки пучка, по сравнению с энтероцитами, не имеют терминальной сети в основании апикальных микроворсинок. [9] Другие характеристики клеток пучка: довольно узкая апикальная мембрана, из-за которой клетки пучка выглядят защемленными наверху, выступающие микрофиламенты от актина, которые доходят до клетки и заканчиваются чуть выше ядра, обширные, но в значительной степени пустые апикальные пузырьки. которые образуют тубуловезикулярную сеть, на апикальной стороне ядра клеток находится аппарат Гольджи , дефицит грубого эндоплазматического ретикулума и десмосомы с плотным соединением, которые прикрепляют клетки пучка к своим соседям. [8] Форма тела клетки пучка варьируется и зависит от органа. Клетки пучка в кишечнике имеют цилиндрическую форму и узкие на апикальном и базальном концах. Клетки пучка альвеол более плоские по сравнению с клетками пучка кишечника, а клетки пучка желчного пузыря имеют кубовидную форму. Различия в клетках пучка могут отражать специфические функции их органов. Клетки пучка экспрессируют хемосенсорные белки, такие как TRPM5 и α-густдуцин. Эти белки указывают на то, что соседние нейроны могут иннервировать клетки пучка. [9]

Клетки пучка можно идентифицировать путем окрашивания на цитокератин 18, нейрофиламенты, актиновые филаменты, ацетилированный тубулин и DCLK1, чтобы отличить клетки пучка от энтероцитов. [5]

Клетки пучка находятся в кишечнике и желудке, а также в виде щеточных клеток легких в дыхательных путях, от носа до альвеол. [10]

Потеря толерантности к антигенам, которые появляются в окружающей среде, вызывает воспалительное заболевание кишечника (ВЗК) и болезнь Крона (БК) у людей, которые более генетически предрасположены. Колонизация гельминтами вызывает иммунный ответ 2 типа, вызывает заживление слизистой оболочки и приводит к клинической ремиссии. Во время интенсивной инфекции клетки пучка могут производить свою собственную спецификацию, и гиперплазия клеток пучка является ключевым ответом на изгнание червя. Это показывает, что модуляция функции клеток пучка может быть эффективной при лечении болезни Крона. [11]

Гельминтные инфекции

Было показано, что клетки пучка используют вкусовые рецепторы при обнаружении многих различных видов гельминтов. Клиренс гельминтов у мышей, лишенных функции вкусовых рецепторов (Trpm5 или / -gustducin KO) или достаточного количества клеток пучка (Pou2f3 KO), был нарушен по сравнению с таковым у мышей дикого типа. Это показывает, что клетки пучков играют важную защитную роль во время гельминтозов. Было замечено, что ИЛ-25, полученный из клеток пучка, опосредует защитный ответ, инициируя иммунные ответы типа 2. [12]

Клочки клетка были впервые обнаружена в трахее на крысах , и в мышином желудке . [5]

В конце 1920-х годов доктор Хлопков следил за проектом по этапам развития бокаловидных клеток, находящихся в кишечнике. В микроскоп он обнаружил клетку с пучком необычно длинных микроворсинок, поднимающихся в просвет кишечника. Он думал, что обнаружил кишечную бокаловидную клетку на ранней стадии, но на самом деле это было первое сообщение о новом эпителиальном клоне, который мы теперь называем хохолком. В 1956 году два ученых: Родин и Дальхамн, описали клетки пучка в трахее крысы, а позже, в том же году Ярви и Кейриляйнен обнаружили аналогичные клетки в желудке мыши. [8]

Клетки пучка обычно располагаются в органах столбчатого эпителия, происходящих из энтодермы . У грызунов они обнаружены окончательно. Например, в трахее, вилочковой железе, железистом желудке, желчном пузыре, тонком кишечнике, толстой кишке, слуховой трубе, протоке поджелудочной железы и уретре. Клетки пучка в большинстве случаев являются изолированными клетками и занимают <1% эпителия. В желчном пузыре мышей, желчи крысы и протоке поджелудочной железы клеток пучка они более многочисленны, но все же изолированы. [8]

  • Список типов клеток человека, полученных из зародышевых листков

  1. ↑ a b Gerbe F, Jay P (ноябрь 2016 г.). «Клетки пучка кишечника: эпителиальные стражи, связывающие просветные сигналы с иммунной системой» . Иммунология слизистой оболочки . 9 (6): 1353–1359. DOI : 10.1038 / mi.2016.68 . PMID  27554294 .
  2. ^ Лесли М. (28 марта 2019 г.). «Приближаясь к вековой тайне, ученые выясняют, что делают« клетки пучка »тела». Наука . DOI : 10.1126 / science.aax4947 .
  3. ^ Харрис Н. (март 2016 г.). «ИММУНОЛОГИЯ. Загадочная клетка пучка в иммунитете». Наука . 351 (6279): 1264–5. Bibcode : 2016Sci ... 351.1264H . DOI : 10.1126 / science.aaf5215 . PMID  26989236 . S2CID  206648737 .
  4. ^ Howitt MR, Lavoie S, Michaud M, Blum AM, Tran SV, Weinstock JV и др. (Март 2016 г.). «Клетки пучка, вкусовые хемосенсорные клетки, организуют иммунитет к паразитам 2 типа в кишечнике» . Наука . 351 (6279): 1329–33. Bibcode : 2016Sci ... 351.1329H . DOI : 10.1126 / science.aaf1648 . PMC  5528851 . PMID  26847546 .
  5. ^ а б в г Gerbe F, Legraverend C, Jay P (сентябрь 2012 г.). «Клетки пучка кишечного эпителия: спецификация и функция» . Клеточные и молекулярные науки о жизни . 69 (17): 2907–17. DOI : 10.1007 / s00018-012-0984-7 . PMC  3417095 . PMID  22527717 .
  6. ^ О'Доннелл, Энн Мари; Накамура, Хироки; Пури, Прем (10 ноября 2019 г.). « » Клочки клетка «: новый игрок в болезни Гиршпрунга». Европейский журнал детской хирургии . 30 (1): s – 0039–1700549. DOI : 10,1055 / с-0039-1700549 . ISSN  0939-7248 . PMID  31707728 .
  7. ^ а б в Нево С., Кадури Н., Абрамсон Дж. (Июнь 2019 г.). «Клетки пучка: от слизистой оболочки к вилочковой железе». Письма иммунологии . 210 : 1–9. DOI : 10.1016 / j.imlet.2019.02.003 . PMID  30904566 .
  8. ^ а б в г фон Мольтке J (2018). «Клетки пучка кишечника» . Физиология желудочно-кишечного тракта . Эльзевир. С. 721–733. DOI : 10.1016 / b978-0-12-809954-4.00031-1 . ISBN 978-0-12-809954-4. Проверено 29 января 2020 .
  9. ^ а б Банерджи А., МакКинли Е.Т., фон Мольтке Дж., Коффи Р.Дж., Лау К.С. (май 2018 г.). «Интерпретация неоднородности в структуре и функции клеток кишечного пучка» . Журнал клинических исследований . 128 (5): 1711–1719. DOI : 10.1172 / JCI120330 . PMC  5919882 . PMID  29714721 .
  10. ^ Рид Л., Мейрик Б., Энтони В. Б., Чанг Л. Ю., Крапо Д. Д., Рейнольдс Б. Ю. (июль 2005 г.). «Таинственная щеточная клетка легких: клетка в поисках функции» . Американский журнал респираторной медицины и реанимации . 172 (1): 136–9. DOI : 10,1164 / rccm.200502-203WS . PMC  2718446 . PMID  15817800 .
  11. ^ Банерджи А., Херринг К.А., Симмонс А.Дж., Ким Х., Маккинли Е.Т., Чен Б. и др. (Май 2019 г.). «526 - Роль спецификации и функции клеток пучка при воспалительном илеите» . Гастроэнтерология . 156 (6): S – 106. DOI : 10.1016 / s0016-5085 (19) 37056-8 .
  12. ^ Стил С.П., Мелчор С.Дж., Петри В.А. (ноябрь 2016 г.). «Клетки пучка: новые игроки в колит» . Тенденции в молекулярной медицине . 22 (11): 921–924. DOI : 10.1016 / j.molmed.2016.09.005 . PMC  5159242 . PMID  27717671 .