Inflammation i Crohns sjukdom kan förekomma var som helst i matsmältningskanalen men utvecklas ofta i ileum. |

Vad är Paneth-celler?

Panetceller finns i körtlarna som ligger i fodret i tunntarmen. Cellerna utför viktiga funktioner, inklusive utsöndring av antimikrobiella kemikalier som bekämpar skadliga organismer i tarmen. Paneth-celler bidrar till medfödd immunitet, ett system genom vilket kroppen blockerar eller kämpar angripare omedelbart eller strax efter att de kommer in i kroppen. Cellerna spelar en viktig roll för att hålla tarmfodret i gott skick. Forskare har upptäckt att fel på Paneth-celler är kopplade till Crohns sjukdom.

Crohns sjukdom är en typ av inflammatorisk tarmsjukdom, eller IBD. Personer med sjukdomen har fläckar av inflammerad tarmfoder. Störningen är ett smärtsamt och ibland försvagande tillstånd. Dess orsak är inte helt förstått. Det tros uppstå på grund av en kombination av en genetisk predisposition, en miljöfaktor och missuppförande av immunsystemet.

Paneth-celler är uppkallad efter Joseph Paneth, en österrikisk fysiolog från 1800-talet. Han studerade cellernas struktur, även om han inte upptäckte dem. Eftersom cellerna är uppkallade efter en person, är ordet "Paneth" aktiverat. Crohns sjukdom är uppkallad efter en gastroenterolog vid namn Burrill Bernard Crohn. År 1932 beskrev Crohn och två av hans kollegor det typiska mönstret av tarminflammation som finns i sjukdomen.

Panetceller är belägna i tarmkörtlarna eller kryptor som finns mellan villierna. |

I den förenklade bilden av villi och en tarmkörtlar (eller krypta) som visas ovan ser alla cellerna lika ut. I verkligheten finns olika typer av celler närvarande, även om enterocyterna är den vanligaste typen på villiytan. Mogna enterocyter bidrar till matsmältningen och absorberar näringsämnen. Tunntarmen "lumen" är passagen genom vilken mat passerar.

Villi och tarmkörtlar eller krypter

Tarmens foder täcks med veck eller villi. Dessa ökar området för absorption av mat. Tarmkörtlarna finns mellan villierna. De är också kända som tarmkrypter och som krypter från Lieberkühn. Ordet "körtlar" används i deras namn eftersom de producerar sekret. De kallas krypter eftersom de ligger under villi-nivån. Panetceller finns längst ner på kryptorna.

Det yttre cellskiktet i villi kallas epitel. Epitelet sträcker sig in i krypterna, som visas i illustrationen ovan. Stamceller finns nära Paneth-cellerna längst ner på krypten. Dessa skapar nya epitelceller. Bytning av cellerna är nödvändig eftersom epitelet på ytan av villi regelbundet kastas. Nya celler migrerar uppåt för att ersätta de gamla på villiytan. En epitelcell lever i allmänhet i tre till fem dagar innan den skjutas ut.

Stamcellerna gör också nya Paneth-celler. Dessa stannar dock längst ner på krypten istället för att migrera uppåt. Till skillnad från andra epitelceller kan Paneth-celler leva från tre veckor till en månad eller mer.

Ett avsnitt av tunntarmsfodret som har färgats och förstorats |

Intestinalmikrobiomet

En stor gemenskap av bakterier och andra mikrober bor i tarmen. Många av mikroberna är kända eller tros hjälpa oss. Effekterna av andra är okända. Vissa är skadliga. De skadliga formerna hålls ofta i kontroll av de "bra" mikroberna, men detta är inte alltid fallet.

Bakterier är den vanligaste typen av mikrober i matsmältningskanalen. De finns i tarmens lumen, på ytan av tarmfodret eller slemhinnan och fäst vid ytan på epitelcellerna. Under normala omständigheter kommer de dock inte in eller reser genom slemhinnan. Paneth-cellernas aktiviteter hjälper till att hindra bakterier från att tränga igenom slemhinnan.

De flesta Paneth-celler finns i tunntarmen, som visas i videon ovan. De verkar vara närvarande i varje tarmkörtlar. De kan dock också spridas genom tjocktarmen.

Paneth-celler

En Paneth-cell har en kärna vid sin bas och många stora granuler i sin cytoplasma. Granulerna innehåller antimikrobiella substanser, immunmodulatorer och trofiska faktorer. Dessa kemikalier frigörs i tarmkörtlarnas lumen för att bibehålla tarmens hälsa. En immunmodulator är ett ämne som hjälper kroppen genom att stimulera eller hämma immunsystemet. Trofiska faktorer är kemikalier som stödjer överlevnaden av celler. Paneth-celler utsöndrar också kemikalier som stöder de angränsande stamcellerna.

Antibakteriella funktioner för Paneth-celler

Panetceller är små i antal men viktiga för tarmens foder. Antigener från tarmbakterier (molekyler på deras yta) stimulerar Paneth-celler till att frigöra antibakteriella kemikalier från deras vesiklar i tarmkörtlarnas lumen. Kemikalierna attackerar sedan bakterierna. Detta beteende liknar det hos vissa vita blodkroppar i immunsystemet.

En typ av antimikrobiell kemikalie som produceras av Paneth-celler är alfa-defensiner eller kryptdiner. Dessa kemikalier är peptider eller korta kedjor av aminosyror. De har positivt laddade regioner som binder till negativt laddade regioner av fosfolipidmolekyler i cellmembran. Som ett resultat skapas en pore i membranet som dödar cellen. Bakterier har mer negativa regioner i sina cellmembran än vi gör, så defensinerna binder till dem oftare än till våra celler och dödar bakterierna.

Panetceller utsöndrar också minst två andra antimikrobiella substanser: lysozym och fosfolipas A2. Lysozym finns också i saliv. Det gör att cellerna i bakterier bryts upp och dödar mikroberna. Processen kallas lys. Fosfolipas bryter upp fosfolipiderna i cellmembranen.

Pilen pekar på en Paneth-cell |

autophagy

Autophagy är den process där en cell förstör skadade strukturer som den innehåller. Nya strukturer ersätter de gamla. Infektionsmikrober som kommer in i cellen kan också förstöras av autofagi.

Processen är särskilt viktig i celler som lever under lång tid, till exempel Paneth-celler. Om autofagi inte förekommer i cellerna kan skador ackumuleras över tid och risken för infektion av mikrober ökar. Autophagy vid behov är nödvändigt för att Paneth-celler ska förbli friska och fortsätta släppa skyddskemikalier för tarmen.

Hos djur har forskare upptäckt att om Paneth-cell autofagi störs av muterade gener, specifika läkemedel eller närvaron av vissa virus, ökar risken för tarminflammation.

Crohns sjukdom

Inflammatorisk tarmsjukdom är ett inflammatoriskt tillstånd i slemhinnan i tunntarmen och / eller tjocktarmen. "Tarm" är ett annat ord för tarmen. De viktigaste typerna av IBD är Crohns sjukdom och ulcerös kolit.

Vid Crohns sjukdom (CD) kan inflammation förekomma var som helst i matsmältningskanalen. De områden som oftast drabbas är ileum (den sista delen av tunntarmen) och tjocktarmen. Inflammation kan sträcka sig djupt in i tarmfodret. Vanliga symtom på störningen inkluderar buksmärta, diarré, trötthet och viktminskning.

Alla med bukproblem eller med symtom som kan indikera närvaron av Crohns sjukdom bör besöka en läkare för en diagnos och behandling.

Ett intressant experiment hos möss

En grupp amerikanska forskare undersökte nyligen Paneth-celldysfunktion hos möss. Möss används ofta som modell för människokroppen. Forskarna upptäckte att autofagi i Paneth-celler är nödvändigt för att förstöra minst en slags parasit.

Forskarna "stängde av" autofagi i Paneth-cellerna från mössen genom att förhindra produktion av ett nödvändigt protein. De infekterade sedan gnagarna med en tarmparasit som kallas Toxoplasma gondii . Med Paneth-cellerna ute av funktion kunde parasiten komma in i tarmfodret, vilket resulterade i inflammation och förstörelse av tarmkörtlarna.

Panetceller är som tarmens skyddare och autofagi är som deras rustning.

- Felix O. Yarovinsky, VD via ScienceDaily

Experiment hos möss gäller ofta - men inte alltid - för människor. |

Länken mellan Paneth-celler och CD

Forskning i laboratoriedjur har visat att den felaktiga funktionen av Paneth-celler är kopplad till tarminflammation. Forskare har funnit bevis på att detta också är fallet hos människor. Förhållandet mellan Paneth-celler och CD hos människor är dock inte helt tydligt. Forskare kan inte medvetet inaktivera Paneth-celler hos människor, som de har gjort hos möss, så det är svårare att nå definitiva slutsatser.

Det är viktigt att notera att forskare beskriver förhållandet mellan Paneth-celler och Crohns sjukdom hos människor som en förening eller en länk. Vissa upptäckter kan indikera att inflammation i tarmen först inträffar och sedan skada inflammation Paneth-cellerna. Trots detta verkar cellerna spela en roll på CD.

Forskare tror att det finns flera typer av Crohns sjukdom. Dysfunktion i panethcell kan vara viktigare i vissa typer än andra.

Panetceller medierar immunitet och upprätthåller tunntarmsepitelet; defekter i aktiviteterna hos dessa celler har observerats i höga andelar av patienter med CD och är associerade med en mer aggressiv CD-fenotyp.

- Stappenbeck och McGovern, Gastroenerology Journal

Punkt 5 är det grova endoplasmiska retikulumet, som bearbetar proteiner. Ribosomerna på ytan gör proteiner. |

ER-stress och det ofoldiga proteinsvaret

Störning av autofagi i Paneth-celler kan leda till allvarlig skada i cellerna och tarminflammation. Problem i Paneth-celler kan vara relaterade till Crohns sjukdom via ett tillstånd som kallas ER-stress i stället för eller såväl som autofagi.

Den endoplasmatiska retikulum eller ER är ett nätverk av membranrör i en cell. ER har mycket viktiga funktioner i en cells liv. Det är involverat i både syntesen och transporten av proteiner.

Proteiner har en komplex form och en mycket vikta struktur. Vikarna är inte slumpmässiga. Rätt form av ett protein är avgörande för att det ska fungera korrekt. Utvikta eller falsade proteiner kan vara värdelösa eller till och med farliga för en cell.

Liksom i tarmen är utrymmet inuti de endoplasmiska retikulumrören känt. När ovikta proteiner finns i lumen, sägs ER-spänning existera och det utfoldade proteinsvaret eller UPR aktiveras. Under detta svar reduceras proteinsyntesen i kroppen, skadade proteiner i ER bryts ned och processer som orsakar proteinvikning stimuleras. Om detta inte förbättrar situationen uppstår apoptos. Apoptos är självförstörelse av cellen.

ER-stress i andra epitelceller

Andra celler i endotelet förutom Paneth-celler inkluderar bägge celler, enteroendokrina celler och enterocyter. Alla dessa celler tillverkar och utsöndrar proteiner eller peptider och kan påverkas av UPR. Proteiner består av långa kedjor av aminosyror. En peptid är gjord av en kort kedja.

Bägge celler utsöndrar mucin, som är en viktig komponent i slem. Slemet täcker och skyddar tarmens foder. De enteroendokrina cellerna utsöndrar hormoner. Enterocyterna utsöndrar kemiska signalmolekyler och producerar matsmältningsenzymer. Alla dessa ämnen är proteiner eller peptider.

UPR och Crohns sjukdom

Det endoplasmatiska retikulumet och proteinvikten är mycket viktiga i Paneth-celler och i livet för de andra utsöndringscellerna i tarmepitelet. Forskare säger att ER-stress som inte har tagits bort eller ett utbrett proteinrespons som inte fungerar korrekt kan orsaka döden av Paneth-celler, skador på tarmens foder och inflammation i området. Det inflammatoriska svaret utvecklas när vävnader skadas i kroppen. Det är ofta användbart, men inflammation som fortsätter under lång tid eller är allvarlig kan vara skadligt.

Forskare tror att genetiska och / eller miljöfaktorer i slutändan är ansvariga för CD, men de säger att bevis tyder på att olösta ER-stress i Paneth-celler och kanske i andra endotelceller förmedlar verkan av en genetisk eller miljömässig faktor.

Vikten av ytterligare forskning

Att förstå Paneth-cellers funktioner och aktiviteter kan vara av mer än akademiskt intresse. Om forskare lär sig tillräckligt om orsakerna till autofagi och felaktiga proteiner och om kopplingen mellan Paneth-celler och Crohns sjukdom, kan de kunna skapa nya behandlingar för åtminstone vissa former av sjukdomen. Ett lovande forskningsområde relaterat till felfoldade proteiner är användningen av molekylära chaperoner som läkemedel. Dessa är proteiner som hjälper andra proteiner att vikas korrekt.

Forskningen relaterad till CD kan ha fördelar på ytterligare sätt. Felvikta proteiner i hjärnan spelar en viktig roll i vissa mycket obehagliga störningar, inklusive Alzheimers sjukdom och Parkinsons sjukdom. Som det framgår av videon ovan är de också involverade i diabetes och cancer. Det kan vara ett stort hopp från fällviktiga proteiner i tarmens Paneth-celler till felfoldade sådana i andra delar av kroppen. Å andra sidan kan studier av problematiska proteiner och det utbredda proteinsvaret vara till stor hjälp för att hantera olika hälsoproblem, oavsett var de förekommer.

referenser

  • Information om Paneth-celler från Colorado State University
  • Paneth-cellfunktioner (abstrakt) från NIH eller National Institute of Health
  • Fakta om Paneth-celler från Cell (en Elsevier-tidskrift)
  • Förändringar i Paneth-celler kopplade till Crohns sjukdom från Gastroenterology Journal (abstrakt)
  • Tarmbakterier kan vara bra och dåliga för hälsan: Sällsynt grupp celler kan informera utveckling av terapier mot inflammatorisk tarmsjukdom från ScienceDaily-nyhetssidan [Obs: Passagen som mat passerar kallas matsmältningskanalen, inte matsmältningsbanan. Den senare termen används i nyhetsmeddelandet.]
  • Förlust av Paneth-cell autofagi hos möss från Cell Host och Microbe journal
  • Endoplasmatisk retikulumstress och utbredd proteinsvar vid inflammatorisk tarmsjukdom (abstrakt) från NIH
  • Intestinal epitelcell ER-stress och IBD från tidskriften Frontiers in Immunology