Трансінтестинальна проникність при захворюваннях шлунково-кишкового тракту
DOI:
https://doi.org/10.30978/MG-2020-6-43Ключові слова:
проникність кишечника, міжклітинні щільні контакти, зонулін, оклюдинАнотація
Важливість вивчення функціональних розладів шлунково‑кишкового тракту (ШКТ), зокрема синдрому подразненого кишечника (СПК), зумовлена значною поширеністю цього захворювання, вираженим зниженням рівня якості життя хворих із СПК, значними економічними витратами на їхнє обстеження та лікування, а також недостатньою вивченістю патогенезу функціональних розладів і, відповідно, відсутністю схем раціонального обстеження та оптимального лікування таких хворих.
Найбільш вивчено роль порушень моторики та гіперчутливості в патогенезі функціональних захворювань ШКТ, особливо при СПК. Слизова оболонка кишечника є захисним бар’єром організму, який перешкоджає проникненню в системний кровообіг бактеріальних агентів та їхніх токсинів, котрі спричиняють розвиток запальної реакції. У літературі є суперечливі дані щодо залучення в патогенез функціональних порушень ШКТ бактеріальної флори кишечника, підвищення проникності епітеліального бар’єра, імунної активації та субклінічного запалення.
Проаналізовано фізіологічну та патофізіологічну динаміку кишкової проникності за різної патології ШКТ. Обговорено взаємозв’язок між порушеннями функції ШКТ і структури щільних контактів. Розглянуто діагностичні можливості дослідження проникності та бар’єрної функції епітелію в практиці та клінічних дослідженнях. Описано внесок порушень проникності в патогенез різних функціональних захворювань ШКТ. У роботах останніх років частіше вивчають значення змін проникності слизової оболонки ШКТ, однак достовірних даних недостатньо. У дослідженнях мікроскопічного запалення та імунної активації не вдалося виділити достовірні маркери субклінічного запалення або пул клітин, асоційований з патогенезом функціональних порушень. Це зумовлює необхідність проведення подальших досліджень місцевих ланок патогенезу функціональних захворювань ШКТ, що сприятиме вдосконаленню діагностики та лікування цих захворювань.
Посилання
Kashtanova DA, Tkacheva ON, Bojcov SA. Mikrobiota kishechnika i chinniky kardiovaskuljarnogo riska. Chast’ 2. Mikrobiota kishechnika i ozhirenie. Kardiovaskuljarnaja terapija i profilaktika. 2015;14(5):83-86 [in Russian].
Aguas M, Garrigues V, Bastida G et al. Prevalence of irritable bowel syndrome (IBS) in first-degree relatives of patients with inflammatory bowel disease (IBD). J Crohns Colitis. 2011;5(3):227-233. doi: 10.1016/j.crohns.2011.01.008.
Anderson JM, van Itallie CM. Tight junctions. Curr Biol. 2008;18 (20):R941-943. doi: 10.1016/j.cub.2008.07.083.
Angelow S, Yu AS. Claudins and paracellular transport: an update. Curr Opin Nephrol Hypertens. 2007;16(5):459-464.
Assimakopoulos SF, Papageorgiou I, Charonis A. Enterocytes’ tight junctions: From molecules to diseases. World J Gastrointest Pathophysiol. 2011;2(6):123-137. doi: 10.4291/wjgp.v2.i6.123.
Balmer ML, Slack E, de Gottardi A et al. The liver may act as a firewall mediating mutualism between the host and its gut commensal microbiota. Sci Transl Med. 2014;6:237-266.
Barbara G, Feinle-Bisset C, Ghoshal UC et al. The Intestinal Microenvironment and Functional Gastrointestinal Disorders. Gastroenterol. 2016;S0016-5085 (16)00219-5. doi: 10.1053/j.gastro.2016.02.028. Vol.
Barbaro MR, Fuschi D, Cremon C et al. Escherichia coli Nissle 1917 restores epithelial permeability alterations induced by irritable bowel syndrome mediators. Neurogastroenterol Motil. 2018;e13388. doi: 10.1111/nmo.13388.
Bischoff SC, Barbara G, Buurman W et al. Intestinal permeability — a new target for disease prevention and therapy. BMC Gastroenterol. 2014;14:189. doi: 10.1186/s12876-014-0189-7. Vol.
Bein A, Eventov-Friedman S, Arbell D, Schwartz B. Intestinal tight junctions are severely altered in NEC preterm neonates. Pediatr Neonatol. 2018;59(5):464-473. doi: 10.1016/j.pedneo.2017.11.018.
Berkes J, Viswanathan VK, Savkovic SD, Hecht G. Intestinal epithelial responses to enteric pathogens: effects on the tight junction barrier, ion transport, and inflammation. Gut. 2003;52(3):439-451.
Bednarska O, Walter SA, Casado-Bedmar M et al. Vasoactive intestinal polypeptide and mast cells regulate increased passage of colonic bacteria in patients with irritable bowel syndrome. Gastroenterol. 2017;153(4):948-960.e3. doi: 10.1053/j.gastro.2017.06.051. Vol.
Buhner S, Buning C, Genschel J et al. Genetic basis for increased intestinal permeability in families with Crohn’s disease: role of CARD15 3020insC mutation?. Gut. 2006;55(3):342-347.
Cani PD, Bibiloni R, Knauf C et al. Changes in gut microbiota control metabolic endotoxemia-induced inflammation in high-fat diet-induced obesity and diabetes in mice. Diabetes. 2008;57(6):1470-1481.
Carter SR, Zahs A, Palmer JL et al. Intestinal barrier disruption as a cause of mortality in combined radiation and burn injury. Shock. 2013;40(4):281-289. doi: 10.1097/SHK.0b013e3182a2c5b5.
D’Incà R, Di Leo V, Corrao G et al. Intestinal permeability test as a predictor of clinical course in Crohn’s disease. Am J Gastroenterol. 1999;94 (10):2956-2960.
Farré R, Vicario M. Abnormal barrier function in gastrointestinal disorders. Handb Exp Pharmacol. 2017;239:193-217. doi: 10.1007/164_2016_107. Vol.
France MM, Turner JR. The mucosal barrier at a glance. J Cell Sci. 2017;130(2):307-314. doi: 10.1242/jcs.193482. Vol.
Fritscher-Ravens A, Schuppan D, Ellrichmann M et al. Confocal endomicroscopy shows food-associated changes in the intestinal mucosa of patients with irritable bowel syndrome. Gastroenterol. 2014;147(5):1012-1020.e4. doi: 10.1053/j.gastro.2014.07.046. Vol.
Furuse M, Fujita K, Hiiragi T et al. Claudin-1 and -2:novel integral membrane proteins localizing at tight junctions with no sequence similarity to occludin. J Cell Biol. 1998;141(7):1539-1550.
Furuse M, Hirase T, Itoh M et al. Occludin: a novel integral membrane protein localizing at tight junctions. J Cell Biol. 1993;123 (6, pt 2):1777-1788.
Furuse M, Izumi Y, Oda Y, Higashi T, Iwamoto N. Molecular organization of tricellular tight junctions. Tissue Barriers. 2014;2. e28960. doi: 10.4161/tisb.28960.
Ghoshal S, Witta J.., Zhong I et al. Chylomicrons promote intestinal absorption of lipopolysaccharides. J Lipid Res. 2009;50(1):90-97.
Gonzalez-Mariscal L, Tapia R, Chamorro D. Crosstalk of tight junction components with signaling pathways. Biochimica et Biophysica Acta. 2008;1778(3):729-775.
Heller F, Florian P, Bojarski C et al. Interleukin-13 is the key effector Th2 cytokine in ulcerative colitis that affects epithelial tight junctions, apoptosis, and cell restitution. Gastroenterol. 2005;129(2):550-564.
Ivanov AI, Parkos CA, Nusrat A. Cytoskeletal regulation of epithelial barrier function during inflammation. Am J Pathol. 2010;177(2):512-524.
Johansson ME. Mucus layers in inflammatory bowel disease. Inflamm Bowel Dis. 2014;20 (11):2124-2131. doi: 10.1097/MIB.0000000000000117.
Johansson ME, Sjövall H.., Hansson GC. The gastrointestinal mucus system in health and disease. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2013;10(6):352-361. doi: 10.1038/nrgastro. 2013.35. Vol.
Johansson ME, Phillipson M, Petersson J et al. The inner of the two Muc2 mucin-dependent mucus layers in colon is devoid of bacteria. Proc Natl Acad Sci USA. 2008;105 (39):15064-15069. doi: 10.1073/pnas.0803124105. Vol.
Katahira J, Inoue N, Horiguchi Y et al. Molecular cloning and functional characterization of the receptor for Clostridium perfringens enterotoxin. J Cell Biol. 1997;136(6):1239-1247.
Martínez C, Lobo B, Pigrau M et al. Diarrhoea-predominant irritable bowel syndrome: an organic disorder with structural abnormalities in the jejunal epithelial barrier. Gut. 2013;62(8):1160-1168. doi: 10.1136/gutjnl-2012-302093. Vol.
Odenwald MA, Turner JR. Intestinal permeability defects: is it time to treat?. Clin Gastroenterol Hepatol. 2013;11(9):1075-1083. doi: 10.1016/j.cgh.2013.07.001.
Piche T, Barbara G, Aubert P et al. Impaired intestinal barrier integrity in the colon of patients with irritable bowel syndrome: involvement of soluble mediators. Gut. 2009;58(2):196-201. doi: 10.1136/gut.2007.140806.
Saleem B, Okogbule-Wonodi AC, Fasano A et al. Intestinal barrier maturation in very low birthweight infants: relationshipto feeding and antibiotic exposure. J Pediatr. 2017;183:31-36.e1. doi: 10.1016/j.jpeds.2017.01.013.
Sapone A, Bai JC, Ciacci C et al. Spectrum of gluten-related disorders: consensus on new nomenclature and classification. BMC Med. 2012;10:13. doi: 10.1186/1741-7015-10-13.
Shen L, Weber CR, Raleigh DR et al. Tight junction pore and leak pathways: a dynamic duo. Annu Rev Physiol. 2011;73:283-309. doi: 10.1146/annurev-physiol-012110-142150. Vol.
Spiller RC, Jenkins D, Thornley JP et al. Increased rectal mucosal enteroendocrine cells, T lymphocytes, and increased gut permeability following acute Campylobacter enteritis and in post-dysenteric irritable bowel syndrome. Gut. 2000;47(6):804-811.
Statovci D, Aguilera M, MacSharry J, Melgar S. The impact of Western Diet and nutrients on the microbiota and immune response at mucosal interfaces. Front Immuno. 2017;8:838. doi: 10.3389/fimmu.2017.00838. Vol.
Suzuki H, Tani K, Tamura A et al. Model for the architecture of claudin-based paracellular ion channels through tight junctions. J Mol Biol. 2015;427(2):291-297. doi: 10.1016/j.jmb.2014.10.020. Vol.
Suzuki T, Elias BC, Seth A et al. PKCzeta regulates occludin phosphorylation and epithelial tight junction integrity. Proceed Nat Acad Sci USA. 2009;106(1):61-66.
Suzuki T, Yoshida S, Hara H. Physiological concentration of short-chain fatty acids immediately suppress colonic epithelial permeability. Br J Nutr. 2008;100(2):297-305.
Tarko A, Suchojad A, Michalec M et al. Zonulin: A potential marker of intestine injury in newborns. Dis Markers. 2017;2017. 2413437. doi: 10.1155/2017/2413437.
Tomson FL, Koutsouris A, Viswanathan VK et al. Differing roles of protein kinase C-zeta in disruption of tight junction barrier by enteropathogenic and enterohemorrhagic Escherichia coli. Gastroenterol. 2004;127(3):859-869.
Trivedi PJ, Adams DH. Gut-liver immunity. J Hepatol. 2016;64:1187-1189.
Tsukita S, Furuse M, Itoh M. Multifunctional strands in tight junctions. Nat Rev Mol Cell Biol. 2001;2(4):285-293.
Turner JR, Rill BK, Carlson SL et al. Physiological regulation of epithelial tight junctions is associated with myosin light-chain phosphorylation. Am J Physiol. 1997;273 (4 Pt 1):C1378–C1385.
Van der Sluis M, De Koning BA, De Bruijn AC et al. Muc2-deficient mice spontaneously develop colitis, indicating that MUC2 is critical for colonic protection. Gastroenterol. 2006;131(1):117-129.
Van Itallie CM, Holmes J, Bridges A et al. The density of small tight junction pores varies among cell types and is increased by expression of claudin-2. J Cell Sci. 2008;121 (Pt 3):298-305. doi: 10.1242/jcs.021485.
Vanheel H, Vicario M, Vanuytsel T et al. Impaired duodenal mucosal integrity and low-grade inflammation in functional dyspepsia. Gut. 2014;63(2):262-271. doi: 10.1136/gutjnl-2012-303857.
Vanuytsel T, van Wanrooy S, Vanheel H et al. Psychological stress and corticotropin-releasing hormone increase intestinal permeability in humans by a mast cell-dependent mechanism. Gut. 2014;63(8):1293-1299. doi: 10.1136/gutjnl-2013-305690. Vol.
Vivinus-Nébot M, Dainese R, Anty R et al. Combination of allergic factors can worsen diarrheic irritable bowel syndrome: role of barrier defects and mast cells. Am J Gastroenterol. 2012;107(1):75-81. doi: 10.1038/ajg.2011.315. Vol.
Weber CR, Raleigh DR, Su L et al. Epithelial myosin light chain kinase activation induces mucosal interleukin-13 expression to alter tight junction ion selectivity. J Biol Chem. 2010;285 (16):12037-12046. doi: 10.1074/jbc.M109.064808.
Wu CC, Lu YZ, Wu LL, Yu LC. Role of myosin light chain kinase in intestinal epithelial barrier defects in a rat model of bowel obstruction. BMC Gastroenterol. 2010;10:39.
Wu LL, Chiu HD, Peng WH et al. Epithelial inducible nitric oxide synthase causes bacterial translocation by impairment of enterocytic tight junctions via intracellular signals of Rhoassociated kinase and protein kinase C zeta. Crit Care Med. 2011;39:2087-2098.
Yen TH, Wright NA. The gastrointestinal tract stem cell niche. Stem Cell Rev. 2006;2(3):203-212.
Zhou Q, Zhang B, Verne GN. Intestinal membrane permeability and hypersensitivity in the irritable bowel syndrome. Pain. 2009;146 (1-2):41-46. doi: 10.1016/j.pain.2009.06.017.
