杯狀細胞可能是治療炎性腸道疾病,、乳糜瀉和食物過敏的一個潛在靶標。圖中,，小鼠攝取的糖類抗原經(jīng)由腸道杯狀細胞(紅色)運送到樹突細胞(綠色),。樹突細胞利用抗原教會免疫系統(tǒng)認識到食物抗原是無害的抗原，而不是傳染原,。
每次吃飯時,，腸道免疫細胞就像是城堡哨兵，擋住有害細菌,，而允許維生素和營養(yǎng)物質(zhì)通過,。
如今,，來自華盛頓大學圣路易斯醫(yī)學院的研究人員在小鼠腸道中鑒定出一種護送食物抗原或蛋白到樹突細胞的細胞，即杯狀細胞(goblet cell),，這樣免疫系統(tǒng)就不會對它們發(fā)起免疫攻擊,。
他們的發(fā)現(xiàn)闡明了排列在腸道壁上的杯狀細胞的新功能,，因而給科學家提供一種潛在性靶標來治療炎性腸道疾病(inflammatory bowel disease)、乳糜瀉(celiac disease)和食物過敏---這些疾病都是由于免疫系統(tǒng)過分活躍而導致的,。相關(guān)研究結(jié)果于2012年3月14日發(fā)表在《自然》期刊上,。
“我們證實杯狀細胞在人們和小鼠中發(fā)揮著同樣作用”，論文共同主要研究員Rodney D. Newberry博士,，“我們早已知道當人們攝取一種蛋白或抗原時,，在腸道里被稱作樹突細胞的免疫細胞消化它，這樣人們就對它產(chǎn)生耐受性,。但是我們不知道樹突細胞和抗原是如何聯(lián)系起來的,。根據(jù)我們的實驗，杯狀細胞似乎發(fā)揮著‘月老’的作用,，將人們吃的食物和樹突細胞結(jié)合在一起。”利用一種新的成像技術(shù),，科學家們在活著的小鼠中實時觀察腸道的內(nèi)部功能,。他們觀察到小鼠吞食的一種用分子標記的糖類抗原經(jīng)由杯狀細胞傳遞到樹突細胞。
樹突細胞在免疫系統(tǒng)中發(fā)揮著一種關(guān)鍵性作用,。但是,，直到現(xiàn)在科學家們一直認為腸道內(nèi)杯狀細胞只能發(fā)揮一種作用，即分泌粘液(mucus),。
根據(jù)論文主要共同研究員和免疫學與病理學助理教授Mark J. Miller博士的說法,，抗原開始時位于粘液屏障的一邊，而免疫系統(tǒng)中的樹突細胞在另一邊,。Miller和Newberry使用雙光子成像(two-photon imaging)技術(shù)來觀察杯狀細胞運輸抗原跨越粘液屏障,。
“在任何給定時間，都存在運輸抗原的杯狀細胞”,，Miller說,，“它似乎就是這種機制運輸食物抗原和甚至可能是自身抗原到樹突細胞從而誘導耐受性。如果樹突細胞接觸到這些抗原,，它們就能夠告訴T細胞：這些抗原是無害的抗原,，而不是傳染原。”
他說,，這些發(fā)現(xiàn)是比較重要的,，因為科學家們?nèi)缃裰滥c道中產(chǎn)生的免疫應答可能與它依賴樹突細胞隨后對抗原進行加工處理那樣,，同樣地依賴杯狀細胞事先能夠傳輸抗原到樹突細胞。Miller說,，沒有人以前知道這點,，這是因為直到最近他們通過新成像技術(shù)才能夠在活著的動物中觀察腸道免疫細胞如何發(fā)揮作用。
Miller和Newberry也研究健康人腸道組織,，其中它是從接收減肥手術(shù)的病人中摘除下來的,。研究結(jié)果清晰地表明杯狀細胞在人腸道中發(fā)揮的功能與在小鼠中的一樣，這就使得杯狀細胞很可能成為有效的藥物作用靶標,，從而來治療免疫系統(tǒng)過度激活而導致的炎性腸道疾病和其他腸道問題,。
在當前這項研究中，研究人員以正常和健康的小鼠為研究對象,，但是研究人員當前正在利用同樣的成像技術(shù)來研究杯狀細胞和樹突細胞在炎癥或感染發(fā)生時如何發(fā)揮出不同作用,。他們也計劃研究其他組織(如肺部)中產(chǎn)生粘液的杯狀細胞以便確定它們在身體其他地方是否也發(fā)揮著同樣的作用。(生物谷：towersimper編譯)
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doi:10.1038/nature10863
PMC:
PMID:
Goblet cells deliver luminal antigen to CD103+ dendritic cells in the small intestine
Jeremiah R. McDole, Leroy W. Wheeler, Keely G. McDonald, Baomei Wang, Vjollca Konjufca, Kathryn A. Knoop, Rodney D. Newberry & Mark J. Miller
The intestinal immune system is exposed to a mixture of foreign antigens from diet, commensal flora and potential pathogens. Understanding how pathogen- specific immunity is elicited while avoiding inappropriate responses to the background of innocuous antigens is essential for understanding and treating intestinal infections and inflammatory diseases. The ingestion of protein antigen can induce oral tolerance, which is mediated in part by a subset of intestinal dendritic cells (DCs) that promote the development of regulatory T cells. The lamina propria (LP) underlies the expansive single-cell absorptive villous epithelium and contains a large population of DCs (CD11c+ CD11b+ MHCII+ cells) comprised of two predominant subsets: CD103+ CX3CR1− DCs, which promote IgA production, imprint gut homing on lymphocytes and induce the development of regulatory T cells, and CD103− CX3CR1+ DCs (with features of macrophages), which promote tumour necrosis factor-α (TNF-α) production, colitis, and the development of TH17 T cells. However, the mechanisms by which different intestinal LP-DC subsets capture luminal antigens in vivo remains largely unexplored. Using a minimally disruptive in vivo imaging approach we show that in the steady state, small intestine goblet cells (GCs) function as passages delivering low molecular weight soluble antigens from the intestinal lumen to underlying CD103+ LP-DCs. The preferential delivery of antigens to DCs with tolerogenic properties implies a key role for this GC function in intestinal immune homeostasis.
