عملکرد سد روده و اتصالات محکم
سد روده رابطی است که به روده اجازه میدهد مواد مغذی و آب را جذب کند، در حالی که از ورود میکروبهای لومنی، سموم و آنتیژنها جلوگیری میکند. گزینشپذیری آن بر یک لایه واحد از سلولهای اپیتلیال استوار است که توسط اتصالات محکم به هم چسبیدهاند و توسط مخاط، ترشحات ضد میکروبی و سیستم ایمنی مخاطی پشتیبانی میشوند. این موضوع به چگونگی ساخت این سد و نحوه تنظیم نفوذپذیری آن میپردازد.
Definition
عملکرد سد روده، ظرفیت مخاط روده برای اجازه دادن به انتقال انتخابی مواد مغذی، آب و الکترولیتها است، در حالی که از عبور میکروارگانیسمهای لومنی، آنتیژنها و مولکولهای مضر جلوگیری میکند. این عملکرد عمدتاً توسط اتصالات محکم اپیتلیال که فضای پاراسلولار را مهر و موم میکنند، کنترل میشود.
Scope
این مدخل به اجزای فیزیکی و بیوشیمیایی سد روده — لایه مخاطی، تکلایه اپیتلیال، اتصالات محکم و مسیر پاراسلولار، و دفاعیات ایمنی ذاتی و اکتسابی پشتیبان — و مفهوم نفوذپذیری روده میپردازد. این مدخل عملکرد سد را به عنوان یک موضوع فیزیولوژیکی و زیستشناسی سلولی که زیربنای جذب است، بررسی میکند، نه به عنوان یک آزمایش یا درمان بالینی.
Core questions
- چه اجزای ساختاری و مولکولی سد روده را تشکیل میدهند؟
- اتصالات محکم چگونه مسیر پاراسلولار و نفوذپذیری روده را تنظیم میکنند؟
- نفوذپذیری سد چگونه به صورت فیزیولوژیکی و در طول التهاب تعدیل میشود؟
- اختلال عملکرد سد چگونه با بیماری مخاطی مرتبط است؟
Key concepts
- لایه مخاطی و پپتیدهای ضد میکروبی
- تکلایه اپیتلیال قطبی شده
- اتصالات محکم (کلودینها، اوکلودین، پروتئینهای ZO)
- مسیرهای پاراسلولار در مقابل ترانسسلولار
- نفوذپذیری روده (مفهوم تحقیقاتی «روده نشتکننده»)
- زونولین و باز شدن تنظیم شده اتصال
Mechanisms
سد به صورت لایهای است: یک لایه مخاطی بیرونی و مولکولهای ضد میکروبی ترشح شده، تماس میکروبی را محدود میکنند، و در زیر آن یک لایه واحد از انتروسیتهای قطبی شده یک ورقه پیوسته را تشکیل میدهند. سلولهای مجاور در قسمت راسی توسط اتصالات محکم به هم متصل میشوند — کمپلکسهای چند پروتئینی از کلودینها، اوکلودین و پروتئینهای داربستی ZO که به اسکلت سلولی اکتین متصل هستند — که فضای پاراسلولار را مهر و موم میکنند و نفوذپذیری انتخابی بر اساس بار و اندازه را فراهم میکنند (Turner, 2009). این نفوذپذیری به صورت پویا تنظیم میشود: انقباض اسکلت سلولی و سیگنالدهی میتواند اتصالات را باز یا محکم کند، و پروتئین زونولین به عنوان یک تعدیلکننده فیزیولوژیکی باز شدن اتصالات توصیف شده است (Fasano, 2011). انتقال ترانسسلولار از طریق انتروسیتها بیشتر جذب مواد مغذی را انجام میدهد، در حالی که مسیر پاراسلولار تنظیم شده به حرکت آب و یون کمک میکند (Kiela & Ghishan, 2016).
Clinical relevance
یکپارچگی سد با طیفی از شرایط مخاطی و با واسطه ایمنی مرتبط است، و افزایش نفوذپذیری روده به عنوان ویژگی چندین بیماری گوارشی و سیستمیک مورد مطالعه قرار میگیرد. این مدخل فیزیولوژی سد را به عنوان پیشزمینه ارائه میدهد؛ اهمیت بالینی اندازهگیریهای نفوذپذیری و مفهومی که به طور عامیانه «روده نشتکننده» نامیده میشود، همچنان زمینههای تحقیقات فعال هستند تا اهداف تشخیصی یا درمانی تثبیت شده، و هیچ یک از مطالب اینجا توصیه پزشکی فردی نیست.
Evidence & guidelines
ساختار و تنظیم سد از طریق تحقیقات زیستشناسی سلولی و فیزیولوژیکی که در مرورهای اصلی سنتز شدهاند، تثبیت شده است؛ این مدخل بر اساس آن مرورها تدوین شده است. تفسیر بالینی تغییرات نفوذپذیری هنوز در دستورالعملهای گسترده پذیرفته شده کدگذاری نشده است و در اینجا با احتیاط مورد بررسی قرار میگیرد.
History
اتصالات محکم برای اولین بار در اواسط قرن بیستم توسط میکروسکوپ الکترونی به عنوان مهر و مومهای راسی بین سلولهای اپیتلیال مشاهده شدند، و کارهای بعدی اجزای مولکولی آنها، از جمله خانواده کلودین و اوکلودین را شناسایی کردند. این شناخت که نفوذپذیری اتصال به جای ثابت بودن، به طور فعال تنظیم میشود، همراه با توصیف زونولین به عنوان یک تعدیلکننده، سد را به عنوان یک ساختار پویا و پاسخدهنده به سیگنالدهی که برای هموستاز مخاطی مرکزی است، بازتعریف کرد.
Debates
- افزایش نفوذپذیری روده چقدر از نظر بالینی معنیدار است؟
- اختلال عملکرد سد در بسیاری از شرایط مشاهده میشود، اما اینکه آیا افزایش نفوذپذیری یک علت، یک پیامد، یا یک پدیده ثانویه بیماری است — و اینکه چقدر میتوان آن را به طور قابل اعتماد اندازهگیری و بر اساس آن عمل کرد — همچنان مورد بحث است.
Key figures
- Jerrold R. Turner
- Alessio Fasano
Related topics
Seminal works
- turner-2009
- fasano-2011
Frequently asked questions
- اتصالات محکم چیستند؟
- اتصالات محکم کمپلکسهای پروتئینی هستند که فضای بین سلولهای اپیتلیال روده مجاور را مهر و موم میکنند و کنترل میکنند که کدام مولکولهای کوچک و یونها میتوانند از مسیر پاراسلولار عبور کنند و بدین ترتیب نفوذپذیری انتخابی سد روده را تعیین میکنند.
- آیا «روده نشتکننده» یک تشخیص شناخته شده است؟
- افزایش نفوذپذیری روده یک پدیده واقعی و قابل اندازهگیری است که در تحقیقات مورد مطالعه قرار میگیرد، اما «روده نشتکننده» به عنوان یک تشخیص بالینی مستقل تثبیت نشده است؛ نقش آن در بیماری هنوز در حال بررسی است.