Kleine Metabolite haben große Auswirkungen auf die intestinale Immunantwort

23/01/2019

Für mindestens ein Jahrzehnt, haben Forscher bekannt, dass die normalen Bakterien im Darm induzieren intestinale Immunsystem Zellen zu erweitern Tentakel-ähnlichen Strukturen, bekannt als Dendriten, auf „capture“ – Antigene auslösen sowohl sofortige und langfristige Immunantworten. Was war weniger klar war, wie die Bakterien aktivieren diesen Prozess. Nun, ein Forschungsteam von der Universität von Osaka hat herausgefunden, dass die Moleküle, die wurden versteckt in plain sight.

Metaboliten sind kleine Moleküle im Stoffwechsel, die chemischen Prozesse, die sich im inneren aller lebenden Zellen, um halten Sie ticken. Stoffwechselwege wurden intensiv studiert, die in vielen Organismen, mit den meisten gemeinsamen Metaboliten haben sehr wenige Geheimnisse. Doch in einem kürzlich veröffentlichten Papier, veröffentlicht in der journal Natur, das team beschreibt, wie Sie eine wichtige Entdeckung—zwei bekannte Metaboliten Pyruvat und Laktat, sind in der Tat die Urheber der Dendriten Vorsprung von CX₃CR1 Makrophagen im Dünndarm.

„Nach dem Studium der verfügbaren Forschung, wir stellten die Hypothese, dass die bakterielle Metaboliten im Dünndarm könnte möglicherweise vermitteln Dendriten Vorsprung“, erklärt der leitende Autor Naoki Morita. „Nach der Reinigung verschiedene Fraktionen aus dem Inhalt des Dünndarms von Mäusen, entdeckten wir, dass Milchsäure und Brenztraubensäure, die von den Milchsäurebakterien produziert werden, die in der normalen Darmflora, wirken direkt auf die intestinale Makrophagen.“

Weiter fanden die Forscher heraus, GPR31, ein protein, das sich auf der Oberfläche kleine intestinale Makrophagen, die als spezifische Rezeptoren für die beiden Metaboliten. Mäusen fehlt GPR31 zeigten reduzierte Dendriten Vorsprung von CX₃CR1 – Zellen nach verabreicht, Pyruvat oder Laktat und, als Folge, verminderte Antikörper-Produktion nach Infektion mit einem nicht-pathogenen Stamm von Salmonella. Aber die wichtigste Offenbarung war noch zu kommen.

Mäuse wurden oral mit Lactat oder Pyruvat für drei Wochen. 3D-Bilder von kleinen Darmzotten gezeigt wurden. Makrophagen wurden grün markiert, und deren trans-epitheliale Dendriten wurden durch Pfeile gekennzeichnet. Verwaltung von Laktat oder Pyruvat dramatisch erhöht die Anzahl der zellfortsätze von Makrophagen in Wildtyp-Mäusen, aber nicht in GPR31-defizienten Mäusen. Credit: Osaka University

„Wir haben dann untersucht, ob die Vorbehandlung von normalen Mäusen, die mit Pyruvat oder Laktat als auch nicht-pathogene Salmonellen schützen könnten gegen die Infektion mit einem virulenten Stamm des Bakteriums“, sagt co-lead Autor Eiji Umemoto. „Wie wir vorausgesagt, die normale pre-behandelten Mäusen, aber nicht vorbehandelte GPR31-defekt-Mäusen, zeigten eine erhöhte überlebensrate und eine verbesserte Immunantwort nach Infektion mit dem virulenten Salmonellen-Stamm.“