Спеціалізовані клітини кишечника, пов'язані з целіакією, розкривають нову роль імунної системи

Захисна роль тонкої кишки та М-клітин

Тонка кишка людини поглинає поживні речовини, одночасно захищаючи нас від потенційно шкідливих мікроорганізмів. Одним із типів клітин, що відіграють ключову роль у цьому захисті, є мікроскладчасті клітини (М-клітини). Ці клітини виявляють бактерії та інші чужорідні частинки і передають їх імунним клітинам.

Дотепер більшість знань про М-клітини походила з досліджень на мишах. У новому дослідженні, опублікованому в журналі Nature, вчені з інституту Хубрехта показують, що М-клітини людини мають додаткові імунні функції. Вони не тільки транспортують антигени, але й обробляють їх і подають безпосередньо імунним клітинам. Вчені виявили, що М-клітини можуть робити це також з глютеновими антигенами. Це свідчить про те, що М-клітини можуть сприяти розвитку целіакії.

Будова та імунне середовище тонкої кишки

Тонка кишка всмоктує поживні речовини за допомогою крихітних пальцеподібних виступів, які називаються мікроворсинками, що покривають поверхню клітин кишечника і збільшують площу, доступну для всмоктування. Кишечник також наповнений мікробами, більшість з яких є нешкідливими або корисними, але деякі можуть викликати захворювання.

Щоб захистити нас, тонка кишка використовує спеціалізовані епітеліальні клітини, які називаються мікроскладковими клітинами, або М-клітинами. Ці клітини знаходяться на слизовій поверхні кишечника і відіграють важливу роль в імунній відповіді. М-клітини мають гладку поверхню з меншою кількістю мікроворсинок, що дозволяє їм виявляти бактерії та інші антигени і переносити їх з просвіту кишечника до імунних клітин, розташованих глибше в тканині.

Більшість сучасних знань про М-клітини походить з досліджень на мишах, тому досі не ясно, чи діють М-клітини людини таким же чином або мають додаткові функції.

Органоїди М-клітин людини відкривають нові шляхи для досліджень

Щоб відповісти на це питання, дослідники використовували органоїди кишечника людини — крихітні версії кишечника, вирощені в лабораторії. Вони збагатили М-клітини в цих органоїдах, змінивши умови культивування клітин.

Електронна мікроскопія високої роздільної здатності, проведена лабораторією в Університеті Маастрихта, підтвердила, що вирощені в лабораторії М-клітини мають менше мікроворсинок, що є ключовою особливістю М-клітин. Ці органоїди дозволили команді безпосередньо вивчити людські М-клітини та порівняти їхню функцію з М-клітинами мишей.

Спостереження за розвитком людських М-клітин

Дослідники виявили, що маркер клітинної поверхні ICAM2 є специфічним маркером для ідентифікації М-клітин під час їхнього розвитку. Використовуючи ICAM2 разом з двома іншими відомими маркерами М-клітин (SPIB і GP2), вони розділили органоїдні М-клітини на ранні, незрілі та зрілі стадії. Це дозволило їм простежити, як клітини М людини ростуть і змінюються з часом.

З цього вони дізналися, що розвиток клітин М людини залежить від певних факторів, які також є важливими для дендритних клітин — спеціалізованих імунних клітин. Подальші дослідження показали, що клітини М людини мають багато спільних генів з цими імунними клітинами, включаючи MHC-II, і виконують подібні функції презентації антигенів.

«Функція презентації антигенів клітинами М людини нас здивувала», — каже співавтор статті Дайсон Ван. «Ця функція зазвичай притаманна професійним імунним клітинам, що презентують антигени. Клітини М мишей не можуть цього робити, що є чіткою відмінністю між видами».

Клітини М людини не тільки транспортують бактерії та антигени, але й обробляють антигени та презентують їх специфічним білим кров'яним клітинам — Т-хелперам.

Людські М-клітини та можливий внесок у розвиток целіакії

Далі команда дослідників вивчила, чи можуть людські М-клітини презентувати глютенові антигени. Ці антигени стійкі до травлення і можуть викликати запальну імунну реакцію, особливо у осіб із целіакією.

Дослідники використали спеціальні антитіла для розпізнавання презентованих глютенових антигенів і виявили, що людські М-клітини можуть поглинати глютен, розщеплювати його та презентувати Т-клітинам у кокультурних аналізах.

«Оскільки цей процес нагадує перші етапи розвитку целіакії, ці результати свідчать про те, що М-клітини можуть відігравати центральну роль у розвитку захворювання», — пояснює співавтор статті Сангхо Лім.

Історичний контекст досліджень целіакії

Це відкриття доповнює тривалу історію досліджень целіакії в Утрехті. Під час Другої світової війни голландський педіатр В. К. Діке зауважив, що діти з целіакією менше страждали під час голоду в Нідерландах, коли пшениця була в дефіциті. Після відновлення споживання хліба їхній стан погіршувався.

Перспективи: краще розуміння імунітету кишечника

Нещодавно відкрита функція М-клітин може допомогти зрозуміти стани, при яких імунна система перебуває в дисбалансі, зокрема харчову чутливість, запальні захворювання кишечника та порушення, пов’язані з мікробіомом.

Оскільки команді вдалося змоделювати глютен-специфічні імунні реакції, ця робота може сприяти подальшим дослідженням целіакії. У майбутньому необхідно з’ясувати, як М-клітини поводяться в реальній кишковій тканині та як вони взаємодіють з іншими типами клітин.

«Виявляючи нові особливості М-клітин людини, ми пропонуємо основу для більш глибоких досліджень імунітету кишечника», — підсумовує Дайсон Ван. «Наші дані відкриті для всіх дослідників».