چگونه میکروبیوم روده از جذب آهن توسط سلول های T تنظیم کننده روده حمایت می کند

در مطالعه اخیر منتشر شده در مجله ارتباطات طبیعتمحققان گزارش می‌دهند که میکروبیوتای روده با تولید پنتانوات، یک اسید چرب با زنجیره کوتاه (SCFA) که جذب آهن درون سلولی مورد نیاز برای تمایز سلول‌های T تنظیمی را افزایش می‌دهد، به هموستاز سلول‌های T روده کمک می‌کند.

مطالعه: جذب آهن با کمک میکروبیوتا باعث افزایش تحمل ایمنی در روده می شود. اعتبار تصویر: Marko Aliaksandr / Shutterstock.com

زمینه

سطوح بهینه آهن برای عملکرد سیستم ایمنی ضروری است، به طوری که بسیاری از اختلالات ایمنی با کمبود یا اضافه بار آهن مرتبط هستند. به عنوان مثال، بیماری کرون، کولیت اولسراتیو و بیماری های التهابی روده (IBD) با سطوح پایین آهن به دلیل دیس بیوز در میکروبیوم روده، پاسخ های التهابی و خونریزی مجرای روده مرتبط است. برخی از مطالعات رابطه معکوس بین پیشرفت IBD و سطح آهن را گزارش کرده اند.

عناصر پاسخگو به آهن (IREs) که در ناحیه ترجمه نشده 5′ یا 3′ ژن های هموستاز آهن یافت می شوند نیز در پاسخ سلول ها به محرک های محیطی نقش دارند. IRE ها همچنین در ژن هایی وجود دارند که در هموستاز آهن نقشی ندارند.

تحمل ایمنی روده ای و خود تحملی تابعی از سلول های T تنظیمی هستند که فاکتور رونویسی نسل Foxp3 را بیان می کنند و سلول های T کمکی تخصصی هستند. سلول‌های T تنظیم‌کننده فاکتورهای رونویسی مختلفی را به دست می‌آورند و به سلول‌های T تنظیم‌کننده مؤثر (eTregs) تمایز می‌یابند. زیرمجموعه های متنوعی از eTreg ها بر اساس فاکتورهای رونویسی درگیر تشکیل می شوند.

سلول های T تنظیمی در روده ها در حفظ هموستاز روده نقش دارند و به طور مداوم با میکروبیوتای روده برای بیان فاکتور رونویسی تخصصی پایدار تعامل دارند.

در مورد مطالعه

سلول های T تنظیمی در معرض تخلیه گیرنده ترانسفرین انتقال دهنده اصلی آهن 1 (TfR1) قرار گرفتند تا اثر کمبود آهن بر تحمل ایمنی و سلول های T تنظیمی بررسی شود.

موش های ماده که برای هتروزیگوت بودند Foxp3 ژن همچنین برای شناسایی اثرات ثانویه بالقوه فعال‌سازی سلول‌های T در ایجاد بیماری‌های خودایمنی کشنده در موش‌های فاقد TfR1 مورد بررسی قرار گرفت. توالی یابی اسید ریبونوکلئیک تک سلولی (RNA) (scRNA seq) بر روی کل سلول های T تنظیمی جدا شده از این موش ها برای تعیین زیرمجموعه های سلول های T تنظیمی که عمدتاً به جذب آهن با واسطه TfR1 وابسته بودند، انجام شد.

فلوسیتومتری برای تأیید نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل seq scRNA استفاده شد، که نشان داد درصد کاهش یافته سلول های T تنظیمی بیانگر c-Maf، یک فاکتور رونویسی کدگذاری شده توسط ژن فیبروسارکوم عضلانی آپونورتیک است.

سپس از موش‌های کایمریک مغز استخوان برای تأیید نقش خودگردان سلولی TfR1 در تمایز سلول‌های T تنظیمی بیان‌کننده c-Maf استفاده شد، که تصور می‌شود وابسته به آهن داخل سلولی است. سلول های T تنظیمی با کمبود TfR1 سپس در معرض RNA seq قرار گرفتند تا برنامه رونویسی با واسطه TfR1 در سلول های T تنظیمی را درک کنند.

تجزیه و تحلیل رونویسی بی طرفانه از سلول های T تنظیمی درمان نشده و تحریک شده با آهن برای تعیین مکانیسمی انجام شد که از طریق آن بیان c-Maf توسط آهن ترویج می شد.

نتایج

سطوح بالای آهن درون سلولی برای تمایز سلول‌های T تنظیم‌کننده در روده حیاتی بود و باعث افزایش بیان c-Maf و فاکتور ۲-آلفا (HIF-2α) می‌شود که هر دو برای تحمل ایمنی روده ضروری بودند.

افزایش سطح آهن در سلول های T تنظیم کننده روده وابسته به پنتانوات تولید شده توسط میکروبیوتای روده بود. این امر زمانی مشهود بود که نقایص تنظیمی سلول T در موش‌هایی که میکروبیوتای روده داشتند پس از تجویز پنتانوات یا آهن نجات یافتند.

یافته های مطالعه نشان می دهد که کاهش تحمل ایمنی و کمبود آهن در بیماران مبتلا به IBD را می توان با استفاده از پنتانوات به عنوان یک عامل درمانی کاهش داد. به نظر می رسد درمان پنتانوات جایگزین مطمئن تری برای مکمل آهن مستقیم باشد که اغلب برای کاهش کم خونی مرتبط با IBD استفاده می شود، زیرا آهن اضافی می تواند باعث رشد بیش از حد باکتری های بیماری زا روده و استرس اکسیداتیو شود. در مقایسه، پنتانوات می تواند تامین آهن و هموستاز سلول های T تنظیمی را تعدیل کند، که التهاب روده و کمبود آهن را کاهش می دهد.

باکتری روده مشترک Megasphaera massiliensis به تولید پنتانوات معروف هستند. بنابراین، درمان پنتانوات برای بیماران IBD می تواند به شکل مکمل پنتانوات مستقیم یا تعدیل باشد. M. massiliensis.

نتیجه گیری

هموستاز تنظیمی سلول های T در روده به سطوح آهن داخل سلولی بستگی دارد که جذب آن توسط پنتانوات تولید شده توسط باکتری های روده تقویت می شود. پنتانوات به طور بالقوه می تواند به عنوان یک عامل درمانی برای کاهش التهاب روده، کمبود آهن و تحمل کم ایمنی روده در بیماران IBD استفاده شود.