ไมโครไบโอตา, ดิสไบโอซิส, และภาวะธำรงดุลของภูมิคุ้มกันเยื่อบุผิว

ระบบภูมิคุ้มกันเยื่อบุผิวพัฒนาและทำงานโดยมีการสื่อสารอย่างต่อเนื่องกับจุลินทรีย์จำนวนมหาศาลที่อาศัยอยู่ในลำไส้และพื้นผิวที่เป็นเกราะป้องกันอื่นๆ ไมโครไบโอตาประจำถิ่นช่วยชี้นำการพัฒนาภูมิคุ้มกัน ปรับเทียบการตอบสนองทางภูมิคุ้มกัน และรักษาสมดุล ในขณะที่ระบบภูมิคุ้มกันก็มีส่วนในการกำหนดชุมชนจุลินทรีย์ การหยุดชะงักของสมดุลนี้ ซึ่งเรียกว่า ดิสไบโอซิส (dysbiosis) มีความเชื่อมโยงกับโรคที่เกิดจากภูมิคุ้มกัน

Definition

ไมโครไบโอตา (microbiota) คือชุมชนของจุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่บนพื้นผิวเยื่อบุผิว ในทางภูมิคุ้มกันวิทยา หมายถึงจุลินทรีย์คอมเมนซัลที่ร่วมควบคุมการพัฒนาและภาวะธำรงดุลของภูมิคุ้มกันเยื่อบุผิว ซึ่งองค์ประกอบหรือการทำงานที่ผิดปกติของพวกมันเรียกว่า ดิสไบโอซิส (dysbiosis)

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงวิธีการที่จุลินทรีย์คอมเมนซัลและเมแทบอไลต์ของพวกมันมีอิทธิพลต่อภูมิคุ้มกันเยื่อบุผิว แนวคิดของภาวะธำรงดุลระหว่างโฮสต์กับไมโครไบโอตา และแนวคิดของดิสไบโอซิสในฐานะความไม่สมดุลระหว่างจุลินทรีย์กับภูมิคุ้มกัน นี่คือข้อมูลอ้างอิงในสาขาภูมิคุ้มกันวิทยาเยื่อบุผิวและไม่ใช่แนวทางการรักษาทางคลินิก

Core questions

• ไมโครไบโอตามีอิทธิพลต่อการพัฒนาและการทำงานของภูมิคุ้มกันเยื่อบุผิวอย่างไร?
• เมแทบอไลต์ของจุลินทรีย์มีผลต่อเซลล์ภูมิคุ้มกันที่พื้นผิวที่เป็นเกราะป้องกันอย่างไร?
• ระบบภูมิคุ้มกันรักษาสมดุลกับจุลินทรีย์คอมเมนซัลได้อย่างไร?
• ดิสไบโอซิสคืออะไร และเกี่ยวข้องกับโรคที่เกิดจากภูมิคุ้มกันอย่างไร?

Key concepts

• ไมโครไบโอตาคอมเมนซัล
• ภาวะธำรงดุลระหว่างโฮสต์กับไมโครไบโอตา
• กรดไขมันสายสั้น
• การชักนำเซลล์ทีชนิดควบคุม
• การต้านทานการตั้งรกรากของเชื้อโรค
• ดิสไบโอซิส
• การชี้นำภูมิคุ้มกันโดยจุลินทรีย์

Mechanisms

จุลินทรีย์คอมเมนซัลและผลิตภัณฑ์ของพวกมันถูกตรวจจับโดยระบบภูมิคุ้มกันเยื่อบุผิวและช่วยกระตุ้นการเจริญเติบโตของภูมิคุ้มกัน รวมถึงการชักนำเซลล์ทีชนิดควบคุม (regulatory T-cell) และเซลล์ทีชนิดออกฤทธิ์ (effector T-cell) และการผลิต IgA เมแทบอไลต์ของจุลินทรีย์ โดยเฉพาะกรดไขมันสายสั้น (short-chain fatty acids) ที่เกิดจากการหมักใยอาหาร จะออกฤทธิ์ต่อเซลล์ภูมิคุ้มกันและเซลล์เยื่อบุผิว ตัวอย่างเช่น พวกมันส่งเสริมภาวะธำรงดุลของเซลล์ทีชนิดควบคุมในลำไส้ใหญ่ ไมโครไบโอตายังให้การต้านทานการตั้งรกรากของเชื้อโรค (colonization resistance) ในขณะที่ระบบภูมิคุ้มกันผ่านทาง secretory IgA และเปปไทด์ต้านจุลชีพ (antimicrobial peptides) จะจำกัดและจัดระเบียบชุมชนจุลินทรีย์ การควบคุมซึ่งกันและกันนี้รักษาสมดุล และการรบกวนสมดุลนี้ หรือดิสไบโอซิส มีความเกี่ยวข้องกับภาวะอักเสบและภาวะที่เกิดจากภูมิคุ้มกัน แม้ว่าทิศทางของสาเหตุและผลลัพธ์มักจะซับซ้อน

Clinical relevance

ปฏิสัมพันธ์ระหว่างไมโครไบโอตากับภูมิคุ้มกันมีความเกี่ยวข้องกับโรคลำไส้อักเสบ (inflammatory bowel disease) ภูมิแพ้ และภาวะอื่นๆ ที่เกิดจากภูมิคุ้มกัน และเป็นข้อมูลที่กระตุ้นความสนใจในแนวทางการรักษาที่มุ่งเป้าไปที่ไมโครไบโอม ซึ่งเป็นสาขาการวิจัยที่กำลังดำเนินอยู่มากกว่าการปฏิบัติทางคลินิกที่ได้รับการยอมรับ ข้อมูลนี้อธิบายกลไกและความสัมพันธ์เพื่อการอ้างอิง และไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการรักษาเฉพาะบุคคล

History

เมื่อแบบจำลองสัตว์ปลอดเชื้อ (germ-free animal models) แสดงให้เห็นว่าระบบภูมิคุ้มกันไม่สามารถพัฒนาได้ตามปกติหากไม่มีจุลินทรีย์ ไมโครไบโอตาจึงกลายเป็นจุดศูนย์กลางของภูมิคุ้มกันวิทยาเยื่อบุผิว งานวิจัยต่อมาได้ระบุอิทธิพลเฉพาะของจุลินทรีย์ต่อประชากรเซลล์ที ระบุเมแทบอไลต์ เช่น กรดไขมันสายสั้นว่าเป็นตัวกลาง และกำหนดให้ดิสไบโอซิสเป็นการรบกวนสมดุลระหว่างจุลินทรีย์กับภูมิคุ้มกันที่เกี่ยวข้องกับโรค

Debates

ดิสไบโอซิสเป็นสาเหตุหรือเป็นผลของโรคที่เกิดจากภูมิคุ้มกัน?

ชุมชนจุลินทรีย์ที่เปลี่ยนแปลงไปมีความสัมพันธ์อย่างสม่ำเสมอในภาวะอักเสบและภาวะที่เกิดจากภูมิคุ้มกัน แต่การแยกแยะว่าดิสไบโอซิสเป็นตัวขับเคลื่อนโรคหรือเป็นผลมาจากสภาพแวดล้อมทางภูมิคุ้มกันและการอักเสบที่เปลี่ยนแปลงไปนั้นยังคงเป็นเรื่องยากและเป็นคำถามที่กำลังมีการศึกษาอยู่

Key figures

• Yasmine Belkaid
• Lora Hooper
• Dan Littman
• Kenya Honda
• Wendy Garrett

Seminal works

• hooper-2012
• belkaid-2014
• smith-2013
• honda-2016

Frequently asked questions

ไมโครไบโอตามีอิทธิพลต่อระบบภูมิคุ้มกันอย่างไร?

จุลินทรีย์คอมเมนซัลและเมแทบอไลต์ของพวกมันชี้นำการพัฒนาและการปรับเทียบภูมิคุ้มกันเยื่อบุผิว ตัวอย่างเช่น โดยการส่งเสริมเซลล์ทีชนิดควบคุมและเซลล์ทีชนิดออกฤทธิ์ และการผลิต IgA และโดยการให้การต้านทานการตั้งรกรากของเชื้อโรค

ดิสไบโอซิสคืออะไร?

ดิสไบโอซิสคือความผิดปกติในองค์ประกอบหรือการทำงานของไมโครไบโอตาเมื่อเทียบกับสมดุลที่ดีต่อสุขภาพ มีความเกี่ยวข้องกับโรคที่เกิดจากภูมิคุ้มกันและโรคอักเสบ แม้ว่าบ่อยครั้งยังไม่ชัดเจนว่าเป็นสาเหตุหรือเป็นผล