Ο ΡΟΛΟΣ ΤΟΥ ΜΙΚΡΟΒΙΩΜΑΤΟΣ ΣΤΗΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΤΟΥ ΑΝΟΣΙΑΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ

Transcript

1 Ο ΡΟΛΟΣ ΤΟΥ ΜΙΚΡΟΒΙΩΜΑΤΟΣ ΣΤΗΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΤΟΥ ΑΝΟΣΙΑΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΧΡΙΣΤΙΝΑ ΤΣΙΓΑΛΟΥ Επικ. Καθηγ. Ιατρικής Μοριακής Μικροβιολογίας ΔΗΜΟΚΡΙΤΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΡΑΚΗΣ

2 Ανοσιακό Σύστημα και Ανοσιακή απάντηση

3 ΑΝΟΣΙΑΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Ένας στρατός οργάνων, ιστών, κυττάρων και διαλυτών μορίων που προστατεύουν από την λοίμωξη εξουδετερώνοντας τα παθογόνα. Βρίσκεται σε συνεχή ετοιμότητα για την καταπολέμηση των πολυάριθμων λοιμογόνων παραγόντων ή παθογόνων (βακτήρια,ιοί, μύκητες, παράσιτα, πρωτόζωα)

4 Ανοσιακό σύστημα πολυδύναμο σύνολο κυττάρων και μορίων παθογόνο/ αντιγόνο αναγνώριση ξένου, «μη ίδιου» υποδοχείς πληροφορία, σήμα κινδύνου ενεργοποίηση ανοσιακή απόκριση

5 Ανοσολογική απόκριση υπέρμετρη (πχ σήψη, αλλεργία, απόρριψη) μη επαρκής (πχ ανοσοανεπάρκεια) διαταραγμένη (πχ αυτοανοσία) διαταραχή της ρύθμισης/επιτήρησης (πχ καρκίνος) ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ vs ΙΣΤΙΚΗ ΒΛΑΒΗ

6 Αφού το ανθρώπινο έντερο περιέχει περίπου βακτήρια ΓΙΑΤΙ Το ανοσιακό σύστημα αποφεύγει να επιτεθεί σε αυτά και να τα απομακρύνει από το ΓΕΣ????

7 Ανοσοδιαμεσολαβούμενους μηχανισμούς Εμπλουτισμός του εντερικού μικροβιώματος Προστασία από ευκαιριακούς εισβολείς

8

9 ΔΥΑΔΙΚΗ ΘΕΩΡΗΣΗ ΜΙΚΡΟΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΑΝΟΣΟΛΟΓΙΑΣ Μικροβιακή θεωρία της νόσου 36 π.χ Ilya Metchnikoff 2004 καλά βακτήρια Gnotobiotic-Germ-free πειραματόζωα PRRs υποδοχείς 1990 Αυτές οι ανακαλύψεις κλειδιά ξεκαθάρισαν τον διάλογο ανάμεσα στο μικροβίωμα και το ανοσιακό σύστημα.

10 Gnotobiotic-Germ-free πειραματόζωα Παρείχαν πληροφορίες για το πώς το μικροβίωμα διαμορφώνει το ανοσιακό σύστημα του ξενιστή. ελλείμματα στην ανάπτυξη GALT(Gut associated lymphoid tissue) με λιγότερες και μικρότερες Peyer ς πλάκες, μεσεντέριους λεμφαδένες και λεμφοζίδια ελάττωση ή απουσία TH1, TH17, and Tregς Λιγότερους TLRs και MHC class II

11 ΕΝΤΕΡΙΚΟ ΜΙΚΡΟΒΙΩΜΑ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΗ ΑΝΟΣΙΑ- Pattern-recognition Receptors PRRs Η ικανότητα διάκρισης μεταξύ δυνητικά παθογόνων μικροβιακών στοιχείων και αβλαβών αντιγόνων γίνεται με τους PRRs που εκφράζονται από τα επιθηλιακά και ανοσιακά κύτταρα του εντέρου. Toll Like Receptors NOD-like Receptors RIG-I-like Receptors Cell-surface C-type lectin like Receptors

12 ΕΝΤΕΡΙΚΟ ΜΙΚΡΟΒΙΩΜΑ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΗ ΑΝΟΣΙΑ Toll Like Receptors NOD-like Receptors RIG-I-like Receptors Cell-surface C-type lectin like Receptors NF-Kb MAPK (mitogen activated protein kinase) Interferon-regulatory factors

13 Vance RE et.al Patterns of pathogenesis: discrimination of pathogenic and nonpathogenic microbes by the innate immune system. Cell Host Microbe Jul 23;6(1):10-21 ΤΙ ΑΝΑΓΝΩΡΙΖΟΥΝ ΟΙ PRRs?? την έκφραση των PAMPs?? (pathogen associated molecular patterns) Μάλλον την έκφραση των MAMPs (microbe associated molecular patterns) ή Και την έκφραση των POPs (patterns of pathogenesis) που αφορά όχι την κατασκευή αλλά την παθογόνο συμπεριφορά που μπορεί να υιοθετηθεί από ένα μικρόβιο π.χ. η διαταραχή της φυσιολογικής λειτουργίας του κυτταροσκελετού του ξενιστή

14 ΕΝΤΕΡΙΚΟ ΜΙΚΡΟΒΙΩΜΑ ΚΑΙ ΕΙΔΙΚΗ ΑΝΟΣΙΑ Τα κενά όμως που αφήνει ο περιορισμένος αριθμός των PRRs καλύπτονται από έναν απεριόριστο αριθμό υποδοχέων των λεμφοκυττάρων και των πληθυσμών τους CD4, Treg, TH17 κύτταρα Β-λεμφοκυτταρα -IgA ΟΜΟΙΟΣΤΑΣΗ

15 Η ΜΟΡΦΟΠΟΙΗΣΗ ΤΟΥ ΑΝΟΣΙΑΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΑΡΧΙΖΕΙ ΜΕ ΤΟ ΜΗΤΡΙΚΟ ΜΙΚΡΟΒΙΩΜΑ ΚΥΗΣΗ ΘΗΛΑΣΜΟΣ ΜΗΤΡΙΚΑ ΜΙΚΡΟΒΙΑΚΑ ΠΡΟΙΟΝΤΑ +ΜΗΤΡΙΚΑ ΑΝΤΙΣΩΜΑΤΑ ΥΓΙΕΣ ΒΡΕΦΟΣ Science. 2016

16 WINDOW OF OPPORTUNITY ΠΑΡΑΘΥΡΟ ΕΥΚΑΙΡΙΑΣ Η πρώτη έκρηξη μικροβίων γίνεται με την γέννηση Πολλοί παράγοντες επηρεάζουν την ανάπτυξη του εντερικού μικροβιώματος (είδος τοκετού, θηλασμός κλπ) Ο μικροβιωτικός πληθυσμός του νεογνού παραμένει ασταθής, δημιουργώντας ένα παράθυρο ευκαιρίας 2-3 χρόνια για την ανάπτυξη του ανοσιακού συστήματος και τελικά την ανοσιακή ανοχή στο εντερικό μικροβίωμα

17 ΔΡΑΣΕΙΣ ΣΤΟ ΑΝΟΣΙΑΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Περαιτέρω ανάπτυξη των πλακών Peyer s(pps) και των μεσεντέριων λεμφαδένων ΑΝΑΛΟΓΑ ΜΕ ΤΙΣ ΔΙΑΦΟΡΟΠΟΙΗΣΕΙΣ ΤΟΥ Περαιτέρω ΜΙΚΡΟΒΙΩΜΑΤΟΣ προσέλκυση Η Β ΑΝΑΠΤΥΞΗ και Τ ΤΟΥ λεμφοκυττάρων στο χόριο και στις PPs ΑΝΟΣΙΑΚΟΥ ΜΠΟΡΕΙ ΝΑ ΕΧΕΙ ΔΡΑΜΑΤΙΚΕΣ ΔΙΑΦΟΡΕΣ ΚΑΙ Διαφοροποίηση Τ κυττάρων και ωρίμανση Β ΝΑ ΟΔΗΓΗΣΕΙ ΣΕ ΑΛΛΟΤΕ ΆΛΛΗ ΑΝΟΣΙΑΚΗ κυττάρων. ΑΠΑΝΤΗΣΗ ΕΠΗΡΕΑΖΟΝΤΑΣ ΤΗΝ ΕΥΑΙΣΘΗΣΙΑ ΤΟΥ ΞΕΝΙΣΤΗ ΣΤΗ ΝΟΣΟ (ΠΧ ΑΥΤΟΑΝΟΣΙΑ,ΑΛΛΕΡΓΙΕΣ)

18 Τ-ΛΕΜΦ.ΚΑΙ ΜΙΚΡΟΒΙΩΜΑ Περιφερική εκπαίδευση από τα αντιγόνα των εντερικών μικροβίων προς διαφύλαξη της ομοιόστασης Τregs : Foxp3 expressing IL-10- expressing Foxp3- CD4 CD8aa Th17: ομοιοστατικό ρόλο στο έντερο SFB TH1 TH2 κύτταρα Ανάπτυξη ανοσιακής ανοχής και στα τροφικά αντιγόνα και σε αυτά του μικροβιώμα τος

19 Β-ΛΕΜΦ.ΚΑΙ ΜΙΚΡΟΒΙΩΜΑ Τ εξαρτώμενα και Τ ανεξάρτητα Β κύτταρα Μικροβιακά αντιγόνα και μεταβολίτες όπως SCFA προάγουν έντονα την διαφοροποίηση σε πλασματοκύτταρα IgA η κύρια εκκριτική ανοσοσφαιρίνη στην βλεννογόνια επιφάνεια του εντέρου, εκκρίνεται στον αυλό, συνδέεται με αντιγονικούς επιτόπους στα μικρόβια και προάγει στην συγκόλληση τους και εμποδίζει την διείσδυση τους στον βλεννογόνο. IgM, IgG2b, IgG3 με τον ίδιο ρόλο

20 Αυτοανοσα νοσήματα Προάγουν τις προφλεγμονώδεις κυτταροκίνες Κυτταροτοξική δράση ΙFN-γ Αντιική δράση Ομοιόσταση IL10- αντιφλεγμονώδεις ΠΩΣ ΤΟ ΕΝΤΕΡΙΚΟ ΜΙΚΡΟΒΙΩΜΑ ΜΟΡΦΟΠΟΙΕΙ ΤΗΝ ΕΙΔΙΚΗ ΑΝΟΣΙΑ

21 ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ ΜΕΤΑΞΥ ΤΟΥ ΜΙΚΡΟΒΙΟΤΙΚΟΥ ΠΛΗΘΥΣΜΟΥ ΚΑΙ ΤΩΝ ΑΝΟΣΟΙΚΑΝΩΝ ΚΥΤΤΑΡΩΝ ΣΤΟ ΕΝΤΕΡΟ Al.Consoni et.al.gut microbiota and probiotics: novel immune system modulators in myasthenia gravis?: Microbiota and probiotic... Article in Annals of the New York Academy of Sciences January 2018

22

23 ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ ΤΟΥ ΑΝΟΣΙΑΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ

24 άμυνα Ανοσιακό σύστημα ανοχή μεταβολ ισμός Πέψη και απορρο φηση Ανάπτυξη μικροβιώ ματος στα αρχικά στάδια της ζωής Αξονας εντέρουεγκεφάλου Κορεσμός διάθεση, πόνος

25 ΜΙΚΡΟΒΙΩΜΑ ΚΑΙ ΑΝΟΣΙΑΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Μια αέναη αμφίδρομη σχέση Το ανοσιακό σύστημα μορφοποιεί το μικροβίωμα επιθηλιακός βλεννογόνος αντιβακτηριδιακές πρωτείνες IgA Το μικροβίωμα επιδρά στην ανάπτυξη του ανοσιακού συστήματος Βλεννογόνιο ανοσιακό σύστημα Ανάπτυξη των διάσπαρτων ενδοεπιθηλιακών λεμφοκυττάρων GALT-σχηματισμός οργανωμένου λεμφικού ιστού ρύθμιση μη ειδικών λεμφικών κυττάρων Συστηματική ανοσία: CD4, Treg, TH17 κύτταρα

26

27 Το εντερικό μικροβίωμα αποτελεί ένα οικοσύστημα αποτελούμενο από μεγάλο αριθμό βακτηριδίων που ζουν και εξελίσσονται μαζί με τον ξενιστή

28 Έρευνες δείχνουν ότι έχει προστατευτικό, μεταβολικό, διατροφικό και ανοσολογικό ρόλο και είναι ικανό να εγκαταστήσει διάλογο με την βλεννογόνια ανοσία συνδυάζοντας κυτταρικά και διαλυτά στοιχεία

29 Μελέτες δείχνουν ότι το μικροβιώμα του εντέρου δυναμικά αλληλεπιδρά και αποτελεί το κλειδί της ανάπτυξης ενός πλήρως λειτουργικού ανοσιακού συστήματος εκπαιδεύοντας το από τα πρώτα στάδια της ζωής

30 Παίζοντας σημαντικό ρόλο στην διατήρηση της ανοσιακής ηρεμίας και ισορροπίας, όταν ένα ή περισσότερα βήματα χαθούν από αυτήν την ισορροπία τότε αυτοάνοσα ή αυτοφλεγμονώδη νοσήματα μπορεί να εμφανιστούν.

31 Μπορούμε να επέμβουμε και να αλλάξουμε το μικροβίωμα? πότε και πως? Συνδυάζοντας όλες τις πληροφορίες και αναπτύσσοντας μια ακριβή διαγνωστική και εξατομικευμένη προσέγγιση της σχέσης του μικροβιώματος με το ανοσιακό σύστημα, μπορεί να οδηγηθούμε σε πρόληψη νοσημάτων?? Ποιοι είναι οι παράγοντες που προάγουν ή απαγορεύουν την είσοδο συμβιωτικών βακτηρίων σε έναν ήδη υπάρχοντα μικροβιωτικό πληθυσμό??

32

33 ΕΛΛΗΝΙΚ ΗΕΤΑΙΡΕΙΑ ΑΝΟΣΟΛΟΓΙΑΣ «ΗΜΕΡΕΣ ΑΝΟΣΟΛΟΓΙΑΣ» Επιστημονικh Διημερiδα στο Πλαiσιο Εορτασμου της Παγκoσμιας Ημeρας Ανοσολογiας (DOI2018) 4-5 ( Mαΐου2018 Grecotel EGNATIA, Αλεξανδρουπολη ΥΠΟ ΤΗΝ ΑΙΓΙΔΑ

34 ΕΥΧΑΡΙΣΤΩ ΓΙΑ ΤΗΝ ΥΠΟΜΟΝΗ ΣΑΣ

35

36

37 Λεμφικός ιστός που συνοδεύει βλεννογόνους (Mucosal associated lymphoid tissue-malt) Λεμφικός ιστός που βρίσκεται στο τοίχωμα του γαστρεντερικού (GALT), του αναπνευστικού (BALT) του ουρογεννητικού συστήματος. Προσφέρει ανοσολογική προστασία γιατί αποικίζεται από ανοσοκύτταρα (λεμφοκύτταρα και αντιγονοπαρουσιαστικά) που επάγουν ανοσιακές απαντήσεις έναντι αντιγόνων που εισέρχονται στον οργανισμό με την κατάποση ή την εισπνοή.

38 ΛΕΜΦΙΚΟΣ ΙΣΤΟΣ ΠΟΥ ΣΥΝΟΔΕΥΕΙ ΒΛΕΝΝΟΓΟΝΟΥΣ (MALT)

39 Πλάκες του Payer-Payer s patches-μ κύτταρα Συσσωρεύσεις λεμφικού ιστού πιο συχνά στην κατώτερη μοίρα του λεπτού εντέρου Μικροσκοπικά φαίνονται ως οβάλ ή στρογγυλά λεμφοζίδια. Τα Μ κύτταρα είναι εξειδικευμένα επιθηλιακά που συλλέγουν αντιγόνα από τον αυλό του εντέρου και μέσω πινοκύττωσης στους υποενδοθηλια κούς ιστούς

40 επιθηλιακά Μ κύτταρα που μεταφέρουν το αντιγόνο απο τον αυλό στα λεμφοκύτταρα

41

42 Figure 1 Trends in Molecular Medicine , DOI: ( /j.molmed ) Copyright 2016 Elsevier Ltd Terms and Conditions

43 Hygiene hypothesis exposure to fewer microbes and less complex microbial communities at early age may lead to development of immune system less able to tolerate exposure to microbial laden environment later in life leading to inappropriate immune activation

44

45 Antibiotic-Induced Changes in the Intestinal Microbiota and Disease Simone Becattini, Ying Taur, Eric G. Pamer Trends in Molecular Medicine Volume 22, Issue 6, Pages (June 2016) DOI: /j.molmed Copyright 2016 Elsevier Ltd Terms and Conditions

46

47

48 Microbiota-associated metabolites shape mucosal immunity. Eran Blacher et al. J Immunol 2017;198: Copyright 2017 by The American Association of Immunologists, Inc.

49 Microbiota/host homeostasis in the intestine. Nathalie Rolhion, and Benoit Chassaing Phil. Trans. R. Soc. B 2016;371: The Author(s)

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60 Μηχανισμός απάντηση: ανοσολογική ικανότητα των κυττάρων του ανοσοποιητικού να αναγνωρίσουν «ίδια» από «ξένα»

61 ΚΥΤΤΑΡΑ ΠΟΥ ΚΥΡΙΩΣ ΣΥΜΜΕΤΕΧΟΥΝ ΣΤΗΝ ΑΝΟΣΙΑΚΗ ΑΠΑΝΤΗΣΗ Φυσικά κυτταροκτόνα (NK) Τ κύτταρα μνήμης

62 ΕΙΔΗ ΑΝΟΣΙΑΣ Επάγει γρήγορη απάντηση μέσω μακροφάγων και δενδριτικών κυττάρων, Βασίζεται στη δημιουργία μεγάλου αριθμού κλώνων λεμφοκυττάρων, με ειδικούς αντιγονικούς υποδοχείς ο καθένας, που παράγονται μέσω γονιδιακής αναδιάταξης

63 Ag (1 η έκθεση) επεξεργάστηκε από ενεργοποιεί δημιουργεί Ag-παρουσιαστικό Β λεμφοκύτταρο Τ βοηθητικό Τ κυτταροτοξικό Τ βοηθητικά μνήμης Ag (2 η έκθεση) πλασματοκύτταρα Β μνήμης κυτταροτοξικά μνήμης ενεργό Τ κυτταροτοξικό εκκρινόμενα αντισώματα εξωκυτταρικά παθογόνα ενδοκυτταρικά παθογόνα καρκινικά κύτταρα

64 ΦΑΣΗ ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΗΣ ΦΑΣΗ ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗΣ ΦΑΣΗ ΔΡΑΣΗΣ ΕΛΑΤΤΩΣΗ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΩΝ ΜΝΗΜΗ Διαφοροποίηση πλασματοκύτταρο Εξουδετέρωση των αντιγόνων δραστικό Τ-λεμφοκύτταρο ΧΥΜΙΚΗ ΑΝΟΣΙΑ Κλωνική ανάπτυξη ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΑΝΟΣΙΑ Απόπτωση ΑΠΚ ήρεμο Τ-λεμφοκύτταρο ήρεμο Β-λεμφοκύτταρο Χρόνος μετά την έκθεση στο αντιγόνο επιζώντα μνημονικά κύτταρα

65

66 Αμυντικοί μηχανισμοί του οργανισμού- Ρόλος Προστασία από μικροοργανισμούς Απομόνωση ξένων παραγόντων μη μικροβιακής φύσης Καταστροφή καρκινικών κυττάρων (ανοσολογική επιτήρηση)

67

68 Προτεινόμενες αιτίες δυσβίωσης ΗΛΙΚΙΑ ΑΛΛΑΓΈΣ ΣΤΗΝ ΜΙΚΡΟΒΙΑΚΉ ΈΚΘΕΣΗ ΚΑΤΆ ΤΗ ΓΕΝΝΗΣΗ? ΓΕΝΕΤΙΚΗ HLA? ΦΥΛΟ ΓΗΡΑΝΣΗ? ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΗ ΕΝΤΟΠΙΣΗ? ΑΝΤΙΒΙΟΤΙΚΑ? ΔΥΣΒΙΩΣΗ ΔΙΑΙΤΑ ΔΥΤΙΚΟΥ ΤΥΠΟΥ ΥΨΗΛΗ ΣΕ ΛΙΠΗ? ΥΨΗΛΗ ΣΕ ΠΡΩΤΕΙΝΗ? Rosser EC, Mauri C A clinical update on the significance of the gut microbiota in systemic autoimmunity.j Autoimmun Nov;74: Epub 2016 Jul 29.

69

70

71 However, important questions remain to be answered. For instance, it is unclear whether dysbiosis precedes disease or, if in the contrary, an autoimmune disease such as MS can lead to gut dysbiosis. Research paper: The chicken or the egg dilemma: intestinal dysbiosis in multiple sclerosis. Available from: _The_chicken_or_the_egg_dilemma_intesti nal_dysbiosis_in_multiple_sclerosis [accessed May 9, 2017].

72 Noora Ottman,Hauke Smidt,Willem M. de Vos,and Clara Belzer The function of our microbiota: who is out there and what do

73

74