Резюме:Респираторният епител представлява първата химическа, имунна и физическа бариера срещу вдишани вредни материали, особено патогени при кистозна фиброза. Локално удебеляване на слуз, променен мукоцилиарен клирънс и намалено рН поради дисфункция на CFTR протеин благоприятстват бактериалния свръхрастеж и прекомерното възпаление. В този преглед имахме за цел да обобщим измененията на дихателната лигавица в епитела и настоящите познания за локалния имунитет, свързан с имуноглобулин А при пациенти с кистозна фиброза.

Според съответните проучвания,цистанчее традиционна китайска билка, която се използва от векове за лечение на различни заболявания. Научно доказано е, че притежавапротивовъзпалително, против стареене, иантиоксидантИмоти. Проучванията показват, че цистанхата е полезна за пациенти, страдащи отзаболяване на бъбреците. Активните съставки на цистанче са известни нанамалявамвъзпаление,подобряване на бъбречната функцияивъзстановяване на увредените бъбречни клетки. По този начин интегрирането на цистанхе в план за лечение на бъбречно заболяване може да предложи големи ползи на пациентите при управлението на тяхното състояние. Cistanche помага за намаляване на протеинурията, понижава нивата на BUN и креатинина и намалява риска от по-нататъшноувреждане на бъбреците. В допълнение, цистанче също помага за намаляване на нивата на холестерола и триглицеридите, които могат да бъдат опасни за пациенти, страдащи от бъбречно заболяване.

Кликнете върху Къде мога да купя Cistanche

За повече информация:

david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501

1. Въведение

Кистозната фиброза (CF), идентифицирана през 1938 г. от Дороти Андерсен, е мултисистемно заболяване и най-често срещаното летално генетично автозомно рецесивно заболяване в кавказките популации [1–3]. CF засяга около 85000 души по света [4]. Честотата варира в зависимост от расата и етническата принадлежност [3], среща се при приблизително 1 на 3000 живородени при хора от северноевропейски произход, а честотата на носителство се оценява на един на 25 души [5]. Разпространението на муковисцидоза се увеличава поради подобрената степен на преживяемост, свързана по-специално с високоефективните модулиращи терапии, но също и с ранното откриване на нови случаи благодарение на подобрените диагностични методи и скрининга на новородени [3,6].

CF се причинява от мутации в гена на CF трансмембранния регулатор на проводимостта (CFTR), открит през 1989 г. Той се намира в дългото рамо на човешка хромозома 7 и кодира анионен канал, принадлежащ към семейството на ATP-свързващите касети [7–10]. CFTR се експресира на апикалната повърхност на всички епители (назална лигавица, трахея, бял дроб, екзокринни панкреас, черва, потни жлези, бъбрек, слюнчени жлези, тестиси и матка), както и в серозни клетки в субмукозни жлези, моноцити, имунни клетки , гладкомускулни клетки, невронни клетки и сърдечни клетки [11–22]. В нормалните големи и малки дихателни пътища напоследък той е локализиран по-обилно в секреторни и базални клетки, отколкото в ресничести клетки [23]. Широката му експресия обяснява системния характер на заболяването. CFTR протеинът е канал, който регулира транспорта на йони и движението на вода през епителната бариера. Той е отговорен за анионния транспорт през плазмената мембрана (хлорид, бикарбонат, тиоцианат и глутатион) [24–27] и се описва, че регулира други йонни канали и транспортери като епителен Na plus канал (ENaC), който се регулира надолу от CFTR [17]. Описани са над 2000 мутации в CFTR гена и е известно, че 382 причиняват CF [28,29].

Дисфункцията на CFTR води до много прояви в органите, където се изразява, но белодробното заболяване остава водещата причина за заболеваемост и смъртност [3] (отговорно за смъртността на 66,14 процента от пациентите с CF в Европа през 2018 г.) [30]. Симптоматичните лечения, прилагани постепенно от 50-те години на миналия век, подобряват преживяемостта и качеството на живот. Понастоящем са налични целеви лечения, коригиращи дефекти на CFTR протеин. Коректорите (лумакафтор, лумакафтор и лумакафтор) и потенциаторът (ивакафтор) [31] могат да възстановят сгъването и обработката на CFTR и след това съответно да подобрят отварянето на CFTR канала. Тези лекарства подобряват FEV1, индекса на телесна маса и качеството на живот и намаляват хлорида в потта и броя на белодробните екзацербации [32–39].

В горните дихателни пътища почти всички пациенти ще развият хроничен риносинузит и назално възпаление, което насърчава появата на носни полипи [40]. CF белодробно заболяване е мукообструктивно разстройство, характеризиращо се със запушване на слуз, хронично неутрофилно възпаление и рецидивираща инфекция, водеща до прогресивно структурно белодробно увреждане, включително бронхиектазии и разрушаване на белодробния паренхим [41,42]. Активираните неутрофили се набират в дихателните пътища (превръщайки се в най-видната възпалителна клетъчна популация) и освобождават голям брой възпалителни медиатори [43–45]. Мутантният CFTR канал не транспортира антиоксиданти, за да противодейства на свързания с неутрофилите оксидативен стрес, което допринася за дисбаланса на про- и противовъзпалителните цитокини, отговорен за увреждането на белодробните тъкани на CF (бронхиектазии и бронхомалация) и прогресивния спад на белодробната функция [46]. Дефектните имунни отговори (вискозна слуз, дефектни имунни клетки и антимикробни молекули, както и намален мукоцилиарен клирънс) водят до остра и прогресираща хронична белодробна инфекция с опортюнистични патогени [45]. Респираторните вируси, метицилин-чувствителният Staphylococcus aureus и Haemophilus influenca са първите преобладаващи и се заменят с възрастта от по-вредни и резистентни патогени като Pseudomonas aeruginosa, свързани с влошаване на белодробната функция и жизнената прогноза [47–49].

2. Промени в респираторния епител на CF

Респираторният епител е първата бариера срещу вдишаните патогени и покрива дихателните пътища от носа до крайните респираторни бронхиоли [50]. Този псевдостратифициран епител е съставен от четири основни типа клетки (ресничести клетки, които съставляват над 50 процента от епителните клетки на дихателните пътища, гоблетни клетки, базални клетки и клубни клетки) и действа като химикал (антимикробни молекули, лизозим, лактоферин, протеази, и анти протеинази и др.), имунологична и физическа бариера [20,51–54]. Наскоро няколко подгрупи от основните епителни клетки, базирани на различни транскрипционни сигнатури, бяха описани чрез едноклетъчни анализи (3 за ресничести и 5 за базални и секреторни клетки) [55]. Първата подгрупа от ресничести клетки показва маркери за предварително сглобяване на реснички като SPAG1, LRRC6 и DNAAF1, докато втората експресира маркери на зрели ресничести клетки (TUBA1A и TUBB4B). Третата подгрупа, експресираща провъзпалителните серумни амилоид А протеини, вероятно е участвала в имунния отговор. Първата подгрупа от секреторни клетки се характеризира с експресия на SCGB1A1 и членове на семейството на серпин и споделя същите модели като клубните клетки в бронхиолите. Гоблетните клетки per se (втора подгрупа) експресират MUC5B и MUC5AC, AGR2 и SPDEF. Третата подгрупа се смята за предшественици на ресничести клетки и показва експресията на DNAH, ANKRD, MUC16 и MUC4. Друг тип секреторни клетки (муцинозни) експресират MUC5B, TFF1 и TFF3. И накрая, петата подгрупа би била серозни секреторни клетки, експресиращи лизозим и лактоферин. За базалните клетки са дефинирани 5 подгрупи: подгрупа 1 е обогатена с туморен протеин Р63 и цитокератини 5 и 15; подтип 2 (пролифериращи базални клетки) за топоизомераза II алфа и маркера за пролиферация Ki-67; подгрупа 3 (базални клетки, преминаващи към секреторни клетки) за семейство серпин; подмножество 4 показва JUN и FOS експресията на членовете на фамилията AP-1; и подгрупа 5 експресира -катенин. Тяхната точна роля остава неизвестна и те са в подобни пропорции между здрави контроли и пациенти с CF [55].

Проучванията при аутопсията разкриват белодробни промени при пациенти с МВ като плоскоклетъчна метаплазия, възпалителни инфилтрати, бронхиектазии и мукопурулентни тапи [57,58]. Свързва се с променена спецификация на епитела на дихателните пътища (намаляване на ресничестите клетки и увеличаване на гоблетните клетки [59]), удебеляване на ретикуларната базална мембрана [60] и разграждане на структурните компоненти на извънклетъчния матрикс (еластин, колаген, гликозаминогликани) [61]. Преходът от епител към мезенхим (EMT) е физиологичен процес по време на развитие и възстановяване, чрез който поляризиран епител се дедиференцира в мезенхимни клетки [62]. Това включва загуба на маркери за полярност (напр. ZO-1 или E-кадхерин), повишен миграционен капацитет и придобиване на мезенхимни характеристики като форма на вретено, експресия на виментин и секреция на извънклетъчни матрични протеини като фибронектин [63,64]. След увреждане ЕМТ позволява на мезенхимните клетки да мигрират върху лезията, образувайки слой, който може да се диференцира отново в мукоцилиарен епител. При хронично възпаление ЕМТ продължава и може да доведе до ремоделиране [65]. Различни проучвания показват, че ремоделирането се случва при CF, но присъствието на EMT остава неуловимо [66]. Едно проучване демонстрира, че експресията на EMT маркери (фибронектин и N-кадхерин) е повишена в IB3 клетки (клетъчна линия, получена от CF бронхиален епител) в сравнение с C38 контролна клетъчна линия [67]. TGF-сигнализацията насърчава EMT и тези характеристики са обратими при TGF-инхибиране в IB3 клетки. В допълнение, експресията на TGF се повишава при CF и се свързва с удебеляване на ретикуларната базална мембрана. Наличието на EMT и променената диференциация на епителните клетки бяха потвърдени от по-нови данни, които имаха за цел да характеризират анормалния фенотип в бронхиалния епител на CF, показвайки намален брой ресничести клетки, увеличен брой бокалисти клетки и повишена експресия на мезенхимни маркери [68] (Фигура 1 , непубликувани данни). Интересно е, че чувствителността на ЕМТ на CFTR-експресиращите епителни клетки беше обърната от CFTR модулатори [69], докато при пациенти в краен стадий на CF, едноклетъчен транскриптом потвърди променена епителна диференциация, показваща по-малко базални клетки и повече клетки, преминаващи към ресничести и секреторни клетки, отколкото при не-CF контроли [55].

Ролята на инфекцията във физиопатологията на CF е важна. Дефицитът на CFTR протеин благоприятства инфекцията чрез намаляване на екскрецията на бикарбонат при хора и прасета (не при мишки) и понижаване на рН на повърхностната течност на дихателните пътища [70]. Беше показано в епителни клетъчни култури на дихателните пътища при свине, че тази киселинна среда уврежда убиването на Pseudomonas aeruginosa [71]. Освен това, той променя мукоцилиарния клирънс, тъй като инхибирането на секрецията на бикарбонат в нормална трахея на възрастни прасета забавя мукоцилиарния транспорт [72] и нарушеният мукоцилиарен клирънс също е свързан с намален обем на перицилиарната течност [73]. Тъканта на CF дихателните пътища реагира прекомерно и понякога по различен начин на инфекция (вирусна и/или бактериална) както на протеиново, така и на транскрипционно ниво в сравнение с контролните дихателни пътища. Това беше подчертано от скорошни проучвания за Pseudomonas aeruginosa и човешки риновирусни инфекции чрез РНК секвениране на първични епителни клетки на дихателните пътища от деца с CF и контроли без CF [74,75]. Това може да допринесе за устойчивия възпалителен отговор на CF дихателните пътища, по-специално чрез повишено производство на IL-8 в началото [76,77], но също и чрез удължени нива на IL-8 иРНК след инфекция с Pseudomonas aeruginosa. Освен повишените нива на IL-8 в храчката на пациенти с CF, други провъзпалителни цитокини се регулират нагоре, като TNF- и IL-1 [77]. В бронхо-алвеоларен лаваж концентрациите на IL-6, IL1, Th1 (INF-), Th2 (IL-5, IL-13) и Th17 (IL-17A ) цитокините са повишени в сравнение с контролите без CF [78]. В допълнение към това прекомерно възпаление и нарушено убиване и изчистване на бактерии, вродената антивирусна защита изглежда е променена при муковисцидоза срещу особено човешкия параинфлуенца 3 вирус [79] или риновирус [75,80].

3. Мукозен имунитет на имуноглобулин А в респираторния епител на CF

3.1. IgA структура

Имуноглобулин (Ig) A е най-разпространеният Ig на респираторната лигавица (70 процента от Ig) [81] и се произвежда от В-клетки, разположени в свързаните с лигавицата лимфоидни тъкани – по-специално свързаните с бронхите лимфоидни тъкани – функциониращи независимо от системната имунна система [82]. Зрелите В-клетки придобиват експресия на IgA чрез претърпяване както на Т-клетъчно-зависима, така и на Т-клетъчно-независима рекомбинация на класов превключвател [83].

Мономерният IgA е 160 kDa протеин [84], от който съществуват два подкласа: IgA1 и IgA2 (последният представя два алотипни варианта, IgA2m(1) преобладаващ в кавказките популации и IgA2m(2) преобладаващ в африканските популации). IgA2 се различава от IgA1 по своята 13-аминокиселинна делеция в шарнирната област, което го прави по-устойчив на бактериални протеази. IgA1, най-произвежданият подклас, представлява около 90 процента от IgA в серума, докато делът на IgA2 е по-изобилен в тъканите на лигавицата [82]. IgA, продуциран от плазмените клетки на костния мозък, е предимно мономерен и присъства в серума (88 процента), докато мукозно секретираната форма на IgA е предимно полимерна (80 процента, предимно димерна) [50,82,84], благодарение на свързващата верига, a полипептид, необходим за свързване с полимерния имуноглобулинов рецептор (pIgR) [82,84]. Серумната концентрация на IgA нараства с възрастта и варира в зависимост от пола и статуса на тютюнопушене [85].

3.2. IgA регулиране и роли

pIgR, трансмембранен протеин, експресиран върху базолатералната повърхност на епителните клетки, медиира епителната трансцитоза на димерен IgA (d-IgA), произведен от плазмени клетки в lamina propria, лежаща под епитела [81]. Със или без свързването на d-IgA, pIgR се ендоцитира и доставя до апикалната мембрана, като половината от pIgR се рециклира към базолатералния полюс в отсъствието на d-IgA [86–88]. Експресията на pIgR се регулира от множество фактори като цитокини (IFN-, TNF-, IL-1, IL-4 и IL-17), вируси, бактерии, гъбички, ретиноева киселина, и хормони [89]. По време на трафика или на апикалния полюс, извънклетъчният лиганд-свързващ регион на pIgR, известен като секреторен компонент (SC), се разцепва от неидентифицирана чувствителна към леупептин ендопептидаза и се освобождава като свободна форма или като компонент на секреторен IgA (S -IgA) [90]. В лумена S-IgA агрегира и неутрализира патогени и частици, предотвратявайки тяхното прикрепване към епитела чрез така нареченото "имунно изключване" [91]. Освен това, in vitro проучванията предполагат способността на специфичен IgA да неутрализира вируси, като грипен вирус или морбили, по време на трансцитоза [92–95]. Друго проучване показа, че IgA може да свърже разтворим антиген в lamina propria, като имунният комплекс впоследствие се транспортира в лумена чрез pIgR-зависим механизъм [96]. S-IgA не активира класическия път на комплемента, но може да свърже IgA Fc рецептора, експресиран от миелоидните клетки и да насърчи фагоцитоза, антитяло-зависима клетъчно-медиирана цитотоксичност, генериране на супероксид, дегранулация, секреция на цитокини, представяне на антиген и мобилизация на калций [82, 92,97]. SC също играе своята роля. Първо, той стабилизира S-IgA и го предпазва от протеолитично разграждане, включително от неутрофилна еластаза [81]. Второ, той подобрява ефективната функция на IgA чрез увеличаване на неговия капацитет за неутрализиране срещу грипния вирус [98]. И накрая, SC регулира правилното локализиране на S-IgA чрез свързване на слузта и образуване на интерфейс между лумена и епитела [99]. Free SC също има антимикробни свойства. Например, той намалява свързването на повърхностния протеин на Streptococcus pneumoniae SpsA в белите дробове [100] и свързва неутрофилния хемоатрактант IL-8 и други хемокини, като инхибира тяхната активност и по този начин действа като противовъзпалително средство [101]. Масивното гликозилиране е критично за неспецифичните роли на SC и S-IgA и промяната във въглехидратите е свързана с дефектен SC [102]. Като цяло pIgR играе важна роля в мукозната хомеостаза чрез регулиране на микробиотата и епителните възпаления.

3.3. IgA имунитет при CF

По отношение на ролята му при инфекции и възпаления, експресията на pIgR вече е изследвана при хронични респираторни заболявания, като хронична обструктивна белодробна болест [103–105], и при заболявания на горните дихателни пътища, като алергичен ринит и хроничен риносинузит [106], където е доказано, че е намален в епителните клетки на дихателните пътища. Що се отнася до бактериалните респираторни инфекции, Streptococcus pneumoniae може да свърже SC, за да нахлуе в епителните клетки in vitro [107].

При CF няколко проучвания показват повишени концентрации на IgA в серума [108], по-специално при хронична инфекция с Pseudomonas aeruginosa [109] и при по-тежко заболяване [110]. Това повишение също се предполага в храчката или бронхоалвеоларния лаваж на пациенти с муковисцидоза [111], както и повишено свободно SC в храчка на муковисцидоза [112]. Доказано е също, че специфичният анти-Pseudomonas aeruginosa IgA се регулира нагоре в серума, когато пациенти страдат от хронична инфекция [113] или лоша белодробна функция [114], но също така и в храчката [115] и назалния секрет [116]. Въпреки това, други проучвания показват намалена секреция на IgA в слюнката на CF [117] и стомашния луминален перфузат [118]. В изследванията на CF върху терапиите, pIgR също се използва за транспортиране на алфа-1 антитрипсин в лумена на бронхите [119]. Наскоро беше проведено проучване, използващо мултимодален подход (включително белодробна тъкан, храчка, серум, първични епителни клетъчни култури и CF мишки) за оценка на експресията на pIgR и възможните механизми, отговорни за дисрегулацията на pIgR и IgA имунитета при CF бял дроб [120] . Проучването показа, че епителната експресия на pIgR, продукцията на IgA (включително IgA, специфичен за Pseudomonas aeruginosa) и IgA плюс B-клетки са регулирани нагоре в белия дроб, храчките и серума на CF. Повишените лимфоидни агрегати около бронхите, съдържащи В-клетки, са описани в CF [121] и представляват възможен източник на IgA.

Въпреки това, експерименти с CF човешки бронхиални епителни клетки и F508del мишки разкриха конститутивно понижено регулиране на производството на pIgR/SC и d-IgA трансцитоза, както е обобщено чрез добавяне на CFTR инхибитори в контролни клетки. Този отрицателен CFTR-pIgR път включва активирането на неправилно нагънат F508del-CFTR в CF — и последващ разгънат протеинов отговор (UPR) — което показва, че стресът на ендоплазмения ретикулум (ER) и UPR пътищата са ключови регулаторни контролни точки на производството на IgA на лигавичните повърхности. Наистина, ER стрес-активиращ UPR е в състояние да намали секрецията на SC и S-IgA. In vivo модел на хронична белодробна инфекция от микрозърна, покрити с Pseudomonas aeruginosa, показва, че инфекцията може да възстанови експресията на pIgR и производството на IgA в белите дробове на F508del мишки чрез IL-17 възпалителен отговор на гостоприемника [120]. Инфекцията с Pseudomonas aeruginosa модулира CFTR-pIgR пътя чрез стимулиране на IL-17 отговор на гостоприемника, който стимулира експресията на pIgR и допълнително увеличава ER стреса и UPR активирането. ER, стресът, допълнително причинен от инфекция с Pseudomonas aeruginosa, може да стане недостатъчно балансиран от активирането на UPR и е показано, че допринася за повишаване на IgA [122]. Склонността към Th17 диференциация за Т-клетки с последователно повишено Th17 възпаление (способна да регулира pIgR mRNA) е феномен, присъстващ както при CF, така и при не-CF бронхиектазии, вероятно не само свързан с CFTR дефект [123,124]. Други цитокини, регулирани нагоре при инфекция с Pseudomonas aeruginosa, като IL-1 и TNF-, също са в състояние да регулират нагоре експресията на pIgR. Това скорошно проучване може да съпостави резултатите, демонстриращи намалена концентрация на SC в слюнката на пациенти с CF. Това предполага, че регулирането нагоре може да се появи само селективно в белите дробове, тъй като те са мишена на придобита бактериална инфекция [120]. Други микроби, като човешкия грипен вирус А, причина за екзацербация на муковисцидозата, също биха могли да увеличат ER стреса и да го регулират чрез експресията на своя неструктурен протеин 1 [125,126]. Въпреки това, дисрегулацията на pIgR в отсъствието на белодробна инфекция беше оценена само в F508del модели. Следователно, секрецията на IgA чрез pIgR остава неясна при пациенти, които не са F508del, и трябва да бъде разгледана допълнително при по-редки CFTR мутации [120]. Основните характеристики на променен респираторен епител и нерегулирана IgA система при пациенти с CF са обобщени на Фигура 2 и Таблица 1.

Що се отнася до връзката между IgA и микробиома, първите данни за червата и възпалителните заболявания на червата показват, че провъзпалителни IgA-покрити бактерии могат да предизвикат възпалителни заболявания на червата и изкореняването на тези бактерии може да бъде обещаващо в бъдеще [127]. Наскоро беше показано, че дефицитът на NOD2 при болестта на Crohn увеличава обратната трансцитоза на IgA, която нарушава регулацията на взаимодействията между микробиома и IgA [128]. Полиреактивният IgA също участва във вродената реактивност към микробиотата в червата [129] и е описана индукция на дисбиоза от дефицит на IgA [130].

Оста бял дроб-черва е възможното влияние на чревната микробиота върху хода на белодробното заболяване (и обратното) и наскоро беше прегледана в CF от Price et al. [131]. Например, модификациите на чревния микробиом са свързани при деца с екзацербации и с Pseudomonas колонизация [132]. Като се има предвид възможното пресичане между производството на IgA в червата и белодробните дендритни клетки [133], бъдещите изследвания на S-IgA вероятно трябва да се съсредоточат върху връзката между белия дроб и червата, и двете засегнати от CF. В действителност, свързаните с IgA бактерии, които могат да стимулират възпаление в респираторната/чревната лигавица, могат да бъдат цел на бъдещи терапии.

За повече информация: david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501