Hur tarmimmunsystemet ger näring och skydd

Däggdjurens tarmar tillåter näringsämnen att passera igenom resten av kroppen och samtidigt hindra de flesta skadliga bakterier från att göra detsamma. Ny forskning på möss avslöjar nu hur detta är möjligt, vilket tyder på konsekvenser för läkemedelsdesign och leverans.

Forskare har studerat tarmarna hos möss för att lära sig mer om tarmarnas förmåga att både närma och skydda mot skadliga bakterier.

Däggdjur, inklusive människor, har två tarmar - de små och de stora - som en del av matsmältningssystemet. Dessa tarmar utgör tillsammans nedre mag-tarmkanalen och de spelar en avgörande roll i matsmältningen och utsöndringen.

I nedre mag-tarmkanalen bryts delvis nedsmält mat från magen vidare till dess näringsämnen, som sedan passerar in i blodomloppet genom tarmväggen, så att de kan nå olika organ och delar av kroppen.

Samtidigt hindrar dock tarmväggen att de flesta skadliga ämnen passerar och infekterar blodet. Men hur händer det? Det är denna fråga som forskare från Rockefeller University i New York, NY, har försökt svara på genom att genomföra en preliminär studie på möss.

Forskningen - vars resultat finns i tidskriften Natur - avslöjar en väsentlig skillnad i tarmimmunsystemets struktur och organisation, vilket gör att vissa delar av tarmarna är mer benägna att skapa ett immunsvar mot patogener (skadliga ämnen) än andra delar.

”Vid första anblicken verkar tarmen enhetlig hela tiden”, förklarar studieförfattaren Daniel Mucida.

"Men vi har hittat ett sofistikerat funktionellt system som lurar under ytan, organiserat i segment för att tillåta olika immunsystemsfunktioner på olika platser."

Daniel Mucida

Nya upptäckter och kliniska konsekvenser

För att bättre förstå hur tarmarna "skärmar" för skadliga bakterier och håller dem i schack tittade forskarna på tarmdränerande lymfkörtlar hos möss. Dessa strukturer hjälper till att montera ett immunsvar mot patogener, vilket säkerställer att de inte passerar genom tarmväggen.

Utredarna gjorde två viktiga resultat: För det första att olika tarmlymfkörtlar har distinkta cellkompositioner, och för det andra att dessa beror på var i nedre mag-tarmkanalen de är belägna.

För att ta reda på hur olika lymfkörtlar reagerade på patogener introducerade forskarna Salmonella enterica i mössens tarmar. Genom att göra detta såg de att vissa lymfkörtlar var mer benägna att få ett immunsvar mot bakterien än andra.

Specifikt var det lymfkörtlarna i tjocktarmen (kolon) som reagerade mot Salmonellaoch se till att den inte smittade resten av systemet.

Däremot spelade lymfkörtlarna i tunntarmen mer en roll för att absorbera näringsämnen och leverera dem till blodomloppet.

Forskarna förklarar att denna separation är vettig: När tunntarmen har absorberat näringsämnena kan lymfkörtlarna i tjocktarmen rikta sig mot och eliminera alla patogener.

Mucida och kollegor påpekar också att kunskapen om vilken del av tarmarna som har det starkaste immunsvaret kan hjälpa forskare att utveckla bättre terapeutiska strategier för gastrointestinala tillstånd.

Dessutom kan de aktuella uppenbarelserna bana väg för att öka effektiviteten hos orala vacciner, som hittills inte har kunnat generera tillräckligt starka immunsvar.

Efter att ha övervägt resultaten av den aktuella studien tror dess författare att orala vacciner kan vara ineffektiva eftersom deras aktiva ingredienser samverkar med immunsystemelement i tunntarmen, som inte kan skapa ett robust immunsvar.

"I teorin kan inriktning på den bortre änden av tarmen vara mer effektiv när det gäller att inducera det immunsvar som krävs", konstaterar Mucida och tillägger att "[vi] om vi utnyttjar rätt tarmregion kanske vi ser att vissa vacciner fungerar som har misslyckats tidigare. ”