Эпителий и микрофлора человека

Эпителий и, особенно, приэпителиалъный слой (приэпителиальная биопленка, гликокаликс) представляют собой основной коммутатор, осуществляющий связи хозяина с аутохтонной микрофлорой.

Одна из основных функций эпителия — защита подлежащих тканей, которые он покрывает. Кроме этого, эпителий выполняет функции избирательного всасывания и, в некоторых случаях, секреторную функцию. Тонкие эпителиальные пласты местами пропускают жидкость и в определенной мере служат диализующими мембранами, которые позволяют ионам и воде проходить через них, но задерживают макромолекулы.

Динамический характер структур — важнейшая характеристика эпителия. Несмотря на существование плотных межклеточных контактов, обеспечивающих непроницаемость эпителиального пласта, существует латеральная миграция эпителиальных клеток, которая является следствием десквамации (слущивания) клеток. Посредством десквамации клеток осуществляется выведение патогенных бактерий из организма; они становятся доступными для ферментов слизистого барьера и служат пищевыми субстратами для сохраняющейся микрофлоры.

а) Приэпителиальный слой, как отмечалось выше, представляет собой единую интегрированную систему, включающую экспонированные гликопротеиды эпителиальных клеток, эпителиальные полисахариды с распределенной в этом матриксе водой, растворенными НММ различного происхождения, минеральными и органическим ионами, секреторным иммуноглобулином А, клеточными объектами — бактериями (с их поверхностными структурами) и десквамированными клетками эпителия.

Физико-химические характеристики приэпителиального слоя. Основой стабильности микробного ценоза, системы взаимосвязей между ним и хозяином является способность эпителия с участием микрофлоры поддерживать отрицательные (анаэробные) значения окислительно-восстановительного потенциала приэпителиальной зоны.

Постоянство значений величин физико-химических параметров слизистого барьера (кислотно-щелочные характеристики, окислительно-восстановительный потенциал, ионный состав, вязкость и др.) поддерживаются не только метаболической деятельностью самого эпителия, но и благодаря прочным метаболическим связям эпителия и микробиоты.

Таким образом, на поверхности эпителия существует достаточно протяженная зона с определенными параметрами гомеостаза. Основными из них являются состав гликопротеидов с преобладанием отрицательно заряженных сахаров и работа ионных насосов (особенно, натриевых насосов апикальных мембран эпителиоцитов). В результате эта зона имеет восстановительный характер, являясь, по существу, анаэробным отделом.

В условиях отрицательного потенциала не могут существовать ни молекулы кислорода, ни его токсические метаболиты (супероксид-ионы, гидроксильные радикалы, перекиси, короткоживущие нитроксильные радикалы), которые в этих условиях будут быстро восстанавливаться, не успевая наносить повреждения структурам. Поэтому в норме область, непосредственно примыкающая к эпителию, оказывается колонизированной строгими анаэробами; далее, ближе к просвету, располагаются факультативные анаэробы, имеющие аппарат детоксикации кислорода. Следует подчеркнуть, что эта особенность приэпителиального слоя оказывается универсальной, присущей как «анаэробным» отделам организма (толстая кишка), так и другим отделам (кожа, вагина, ротоглотка), где содержание кислорода в просвете достаточно высоко (что, на первый взгляд, представляется удивительным).

Контактирующие со слизистой анаэробы относятся к непатогенной сахаролитической микрофлоре с высоким метаболическим потенциалом. Поэтому патогенной (часто факультативно аэробной) микрофлоре, находящейся в среде с очень неблагоприятными для нее условиями - отрицательный потенциал, низкие значения pH, наличие метаболитов-репеллентов: ЛЖК, молочная кислота, алифатические амины (АА), меркаптаны (МК) и т.д. — очень непросто сформировать свою экологическую нишу.

Чтобы понять, почему в нормальных условиях не происходит постоянной инвазии (проникновения) резидентных анаэробов во внутреннюю среду организма (особенно, при однослойном цилиндрическом эпителии, как это имеет место в толстой кишке), нужно учесть, в частности, существование трансэпителиального градиента потенциала. Вследствие этого потенциал базальной мембраны эпителиоцитов (и среды) находится уже в положительной (окислительной) области значений, что препятствует проникновению в эту зону анаэробов.

б) Стратегия метаболизма эпителиальных тканей имеет принципиальные особенности, обусловленные их пограничным расположением:

• энергетический метаболизм эпителиоцитов ориентирован на экзогенные субстраты бактериального происхождения — анионы органических кислот;

• метаболизм эпителиоцитов находится иод двойным контролем — макроорганизма и микрофлоры;

• метаболизм эпителиоцитов может претерпевать перестройку в зависимости от типа взаимоотношений в системе хозяин-микрофлора.

Таким образом, метаболическая организация эпителия устроена с учетом необходимости во взаимодействии с аутохтонной микрофлорой, а также с учетом необходимости в определенных ситуациях (дисбактериоз) претерпевать перестройку, чтобы исключить зависимость и контроль со стороны микрофлоры, а в еще более острых ситуациях включить аппарат защиты.

Для эпителиоцитов характерна высокая секреторная и абсорбционная активность. Секреторная активность выражается, в частности, в способности синтезировать и экспонировать на поверхность или в просвет гликопротеиды, например, синтез s-компонента IgA и экспорт оснащенного секреторным компонентом s-IgA.

в) Иммунологической организации эпителия присуща фундаментальная особенность, отличающая его от остальных тканей и состоящая в его частичной чужеродности по отношению к другим клеткам хозяина. Причина этой чужеродности заключается в том, что эпителий имеет на своей поверхности антигены, сходные с бактериальными, в то время как бактерии-резиденты, напротив, располагают эпителиальными антигенами. Следствием этого является, с одной стороны, высокий уровень толерантности иммунной системы к собственной микрофлоре, а с другой — наличие определенной сенсибилизации по отношению к собственному эпителию.

Все эпителиальные клетки взаимодействуют с клетками иммунной системы через сеть цитокинов и обладают рецепторами для многих из них, которые модифицируют функции эпителиальных клеток, например, экспрессию генов главного комплекса гистосовместимости или МНС (аббревиатура английского термина main histocompatibility complex). Кроме того, клетки эпителия желудочно-кишечного тракта сами секретируют цитокины, которые регулируют врожденные реакции, а также интерлейкины, регулирующие антигенный ответ.

Инвазивные бактерии индуцируют образование эпителиальными клетками кишечника целый спектр хемоаттрактантов для нейтрофилов и провоспалительных цитокинов, например интерлейкина IL-8. Таким образом, эпителий кишечника и других слизистых участвует в организации воспалительного ответа, сигнализируя организму о появлении патогенов.

Отметим особый тип эпителиальных клеток в кишечнике — М-клетки. Функция М-клеток не ограничивается только обеспечением транзита бактерий или макромолекул в прилежащие ткани. М-клетки, а возможно и энтероциты, подобно макрофагам, экспрессируют гены МНС класса II и участвуют в презентации антигенов иммунной системе. Следовательно, эпителиальные клетки слизистых оболочек, во всяком случае, клетки М-типа, можно рассматривать как составную часть системы местного иммунитета, которая развивается в раннем детстве, независимо от общей иммунной системы организма, но обе они, по-видимому, взаимодействуют при необходимости создания эффективного заслона для инфекций.

Таким образом, эпителий и приэпителиальный слой представляют собой механический, электрохимический, микробиологический, метаболический и иммунологический барьер для проникновения во внутреннюю среду патогенной микрофлоры. Несмотря на мощность этого барьера, в определенных условиях он может быть нарушен.

- Читать далее "Динамический характер взаимоотношений в системе хозяин — микрофлора"

- Вернуться в оглавление раздела "Медицинская микробиология"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 15.6.2020

Остались вопросы или замечания?

Все размещенные статьи преследуют образовательную цель и предназначены для лиц имеющих базовые знания в области медицины.
Без консультации лечащего врача нельзя применять на практике любой изложенный в статье факт.
Жалобы и возникшие вопросы просим присылать на адрес statii@dommedika.com
На этот же адрес ждем запросы на координаты авторов статей - быстро их предоставим.