Chức năng hàng rào ruột và các mối nối chặt (Tight Junctions)

Hàng rào ruột là giao diện cho phép ruột hấp thụ chất dinh dưỡng và nước, đồng thời ngăn chặn vi khuẩn trong lòng ruột, độc tố và kháng nguyên. Tính chọn lọc của nó dựa trên một lớp tế bào biểu mô duy nhất được bịt kín bởi các mối nối chặt, được hỗ trợ bởi chất nhầy, các chất tiết kháng khuẩn và hệ thống miễn dịch niêm mạc. Chủ đề này đề cập đến cách hàng rào đó được xây dựng và cách tính thấm của nó được điều hòa.

Definition

Chức năng hàng rào ruột là khả năng của niêm mạc ruột cho phép vận chuyển chọn lọc các chất dinh dưỡng, nước và chất điện giải, đồng thời hạn chế sự đi qua của vi sinh vật trong lòng ruột, kháng nguyên và các phân tử có hại, phần lớn được điều chỉnh bởi các mối nối chặt biểu mô bịt kín không gian cận bào.

Scope

Mục này đề cập đến các thành phần vật lý và sinh hóa của hàng rào ruột — lớp chất nhầy, lớp biểu mô đơn, các mối nối chặt và con đường cận bào, cũng như các hàng rào miễn dịch bẩm sinh và thích ứng hỗ trợ — và khái niệm về tính thấm của ruột. Nó coi chức năng hàng rào là một chủ đề sinh lý học và sinh học tế bào làm nền tảng cho sự hấp thụ, không phải là một xét nghiệm hoặc liệu pháp lâm sàng.

Core questions

• Những thành phần cấu trúc và phân tử nào tạo nên hàng rào ruột?
• Các mối nối chặt điều hòa con đường cận bào và tính thấm của ruột như thế nào?
• Tính thấm của hàng rào được điều hòa sinh lý và trong quá trình viêm như thế nào?
• Rối loạn chức năng hàng rào liên quan đến bệnh niêm mạc như thế nào?

Key concepts

• Lớp chất nhầy và các peptide kháng khuẩn
• Lớp biểu mô đơn phân cực
• Các mối nối chặt (claudin, occludin, protein ZO)
• Các con đường cận bào và xuyên tế bào
• Tính thấm của ruột ('ruột rò rỉ' như một khái niệm nghiên cứu)
• Zonulin và sự mở mối nối được điều hòa

Mechanisms

Hàng rào được phân lớp: một lớp chất nhầy bên ngoài và các phân tử kháng khuẩn được tiết ra hạn chế sự tiếp xúc của vi khuẩn, bên dưới là một lớp tế bào ruột phân cực duy nhất tạo thành một lớp liên tục. Các tế bào liền kề được nối với nhau ở đỉnh bởi các mối nối chặt — các phức hợp đa protein gồm claudin, occludin và các protein giàn giáo ZO liên kết với bộ xương actin — bịt kín không gian cận bào và mang lại tính thấm chọn lọc theo điện tích và kích thước (Turner, 2009). Tính thấm này được điều hòa động: sự co rút và tín hiệu của bộ xương tế bào có thể mở hoặc thắt chặt các mối nối, và protein zonulin đã được mô tả là một chất điều hòa sinh lý của việc mở mối nối (Fasano, 2011). Vận chuyển xuyên tế bào qua các tế bào ruột xử lý hầu hết sự hấp thu chất dinh dưỡng, trong khi con đường cận bào được điều hòa góp phần vào sự di chuyển của nước và ion (Kiela & Ghishan, 2016).

Clinical relevance

Tính toàn vẹn của hàng rào có liên quan đến một loạt các tình trạng niêm mạc và qua trung gian miễn dịch, và tính thấm ruột tăng lên được nghiên cứu như một đặc điểm của một số bệnh đường tiêu hóa và toàn thân. Mục này trình bày sinh lý học hàng rào như một nền tảng; ý nghĩa lâm sàng của các phép đo tính thấm và khái niệm thường được gọi là 'ruột rò rỉ' vẫn là những lĩnh vực nghiên cứu tích cực hơn là các mục tiêu chẩn đoán hoặc điều trị đã được thiết lập, và không có gì ở đây là lời khuyên y tế cá nhân hóa.

Evidence & guidelines

Cấu trúc và sự điều hòa của hàng rào được thiết lập thông qua nghiên cứu sinh học tế bào và sinh lý học được tổng hợp trong các bài đánh giá lớn; mục này dựa trên các bài đánh giá đó. Việc giải thích lâm sàng về những thay đổi tính thấm vẫn chưa được mã hóa trong các hướng dẫn được áp dụng rộng rãi và được xử lý một cách thận trọng ở đây.

History

Các mối nối chặt lần đầu tiên được hình dung bằng kính hiển vi điện tử vào giữa thế kỷ XX như các mối bịt kín ở đỉnh giữa các tế bào biểu mô, và công trình sau đó đã xác định các thành phần phân tử của chúng, bao gồm họ claudin và occludin. Việc nhận ra rằng tính thấm của mối nối được điều hòa tích cực chứ không phải cố định, cùng với mô tả về zonulin như một chất điều hòa, đã định hình lại hàng rào như một cấu trúc năng động, đáp ứng tín hiệu, trung tâm của sự cân bằng nội môi niêm mạc.

Debates

Tính thấm ruột tăng lên có ý nghĩa lâm sàng như thế nào?

Rối loạn chức năng hàng rào được quan sát thấy trong nhiều tình trạng, nhưng liệu tính thấm tăng lên là nguyên nhân, hậu quả hay một hiện tượng phụ của bệnh — và mức độ đáng tin cậy của việc đo lường và hành động dựa trên nó — vẫn còn đang được tranh luận.

Key figures

• Jerrold R. Turner
• Alessio Fasano

Seminal works

• turner-2009
• fasano-2011

Frequently asked questions

Các mối nối chặt là gì?

Các mối nối chặt là các phức hợp protein bịt kín không gian giữa các tế bào biểu mô ruột liền kề, kiểm soát các phân tử nhỏ và ion nào có thể đi qua con đường cận bào và do đó thiết lập tính thấm chọn lọc của hàng rào ruột.

“Ruột rò rỉ” có phải là một chẩn đoán được công nhận không?

Tính thấm ruột tăng lên là một hiện tượng thực tế, có thể đo lường được nghiên cứu trong khoa học, nhưng 'ruột rò rỉ' như một chẩn đoán lâm sàng độc lập thì chưa được thiết lập; vai trò của nó trong bệnh tật vẫn đang được điều tra.