Szimbiózis

A termeszek különféle szimbiózisban élő bél mikroorganizmusokat hordoznak, amelyek többsége még nem termeszthető, és a köztük lévő kapcsolatok tisztázatlanok.

b : szoros, együttműködő vagy egymástól függő kapcsolat jellemzi, vagy ilyen kapcsolatról van szó Ma a művészeti tanácsadók olyan sokfélék, mint az ügyfelek, akiknek segítenek. Gyakran egyedül dolgoznak, és bensőséges, szimbiotikus kapcsolatot alakítanak ki azokkal, akiket szolgálnak.- Deborah Gimelson Sigal tanulmánya ... bemutatja, hogy a riporterek állandó hírigénye és a kormánytisztviselők igénye a nyilvánosságra és az ügynökségeik számára kedvező tudósításokra hogyan ötvöződik a washingtoni riporterek és tisztviselők közötti szimbiózisban.- Charles R. Wright

Mi a szimbiózis?

A szimbiózis két különböző, szoros fizikai kapcsolatban élő szervezet közötti kölcsönhatás. A szimbiózis kapcsolatok az óceáni élet fontos összetevői. Az ilyen kapcsolatokban a különböző fajokhoz tartozó növények vagy állatok egymásra lehetnek utalva a túlélés érdekében. Megoszthatják élőhelyüket vagy életmódjukat, vagy különleges módon léphetnek kölcsönhatásba egymással, hogy hasznot húzzanak egy másik szervezet jelenlétéből.

Az együtt élő állatokat gyakran "társállatoknak" nevezzük. A társállatok és gazdaszervezeteik közötti kapcsolat leírható mutualista, komensális vagy parazita kapcsolatként. A mutualista kapcsolatban mindkét állat hasznot húz az együttélésből. A komenzális szervezetek nem okoznak kárt a gazdaszervezetüknek, de valamilyen hasznot húznak a velük való együttélésből. A paraziták valójában a gazdaszervezetükből táplálkoznak, így kárt okoznak a gazdaszervezetnek.

Bár az élőlények sokféleképpen lépnek kölcsönhatásba egymással, a legtöbb szimbiózis a táplálék vagy a védelem megszerzésének okos módjait foglalja magában. Az ophiuroidák (törékeny csillagok) például gyakran élnek a korallok ágain, és gazdatestüket használják fel arra, hogy a tengerfenékről feljebb jussanak a vízoszlopba táplálkozás vagy védelem céljából. A hidrotermális nyílásokban kemoszintetikus baktériumok élnek az állatok belsejében, mutualista szimbiózisban, ahol az állatok támogatják a baktériumok létezését, a baktériumok pedig táplálékot biztosítanak az állatoknak egy olyan környezetben, ahová a fény nem hatol be.

A tengeri paraziták különböző típusai, köztük a férgek, az izopódák és a kopárfejűek pedig számos gazdafajt, köztük rákokat és halakat fertőznek. A mélytengeri szimbiózisok kevéssé ismertek és kevésbé dokumentáltak a sekélyebb élőhelyeken gyakran előforduló szimbiózisokhoz képest.

Szimbiózis

A szimbiózis az a mód, ahogyan az élőlények kölcsönös, tehát belső hasznukra együtt élnek. Az ember szimbiózisban él a mikrobiommal, amelyek velünk együtt élő kommenzális szervezetek. A különböző flórák szerepet játszanak a szervezet szerkezeti integritásában, hogy megakadályozzák a nem komenzális organizmusok bejutását. Funkcionális szerepet játszanak az anyagcserében, az immunitásban, az alkalmazkodásban és az alkalmazkodóképességben.

Szintén strukturális-funkcionális szerepet játszanak. A belekben receptorok találhatók a hipotalamusz és az agyalapi mirigy hormonok számára, amelyek a helyi vastagbélflóra működéséhez igazodnak, hogy megváltoztassák a tápanyag- és folyadék-visszaszerzés ütemét. Ez az egyik legfontosabb mechanizmusa a tápanyagok elérhetőségének a szervezet endobiogén igényeihez való igazításának. Az ember, pontosabban, egy epiorganizmus, amely mind a tulajdonképpeni emberből, mind a kommensális flórából áll.

A szimbiózis eredete

A szimbiózisok különféle kölcsönhatásokból eredhetnek, beleértve az antagonizmust, a komenzalizmust vagy a véletlen találkozást. Különböző mechanizmusok révén is fennmaradhatnak és megszakadhatnak. Az eredmény a kölcsönhatások fennmaradásának és specializálódásának jelentős változatossága. Bár a csíraelmélet a betegségek kezelése szempontjából jelentős fejlemény volt, azt a téves benyomást hagyta maga után, hogy a legtöbb mikroba kórokozó.

Ennek ismeretében azt várjuk, hogy sok szimbiózis, különösen a beleket és külső felületeket benépesítő mikrobiális konzorciumok, nem patogén szervezetekkel való találkozásból származnak. Mindazonáltal vannak bizonyítékok arra, hogy egyes szimbiózis kölcsönhatások valószínűleg antagonista kapcsolatokból származnak. A filogenetikai bizonyítékok például arra utalnak, hogy számos növényi és állati szimbionta szoros rokonságban áll a kórokozókkal, beleértve a fűfélék védő gombás endofitáit, amelyek valószínűleg entomopatogén gombákból fejlődtek ki.

Néhány létező szimbiózisban, beleértve az entomopatogén fonálférgeket fertőző Photorhabdus baktériumokat, egy adott mikroba lehet hasznos szimbiont az egyik gazdaszervezetben és patogén vagy parazita egy másikban (Stock és Goodrich-Blair, 2008). A patogenitásból a szimbiózisba való átmenet több párhuzamos folyamaton keresztül történhet, beleértve az átviteli mód változását, a szimbiózis génjeinek megszerzését és a fertőzés patogén hatásainak idővel történő javulását. Egyes esetekben az eukarióta gazdaszervezet akár függővé is válhat a mikrobiális partnertől, még akkor is, ha az nem nyújt új előnyöket.

Az Asobara tabida parazita darázsnak például a Wolbachiára az oogenezishez van szüksége a programozott sejthalálra gyakorolt gátló hatása révén (Werren és mtsai., 2008). Tágabb értelemben, bár a növények és állatok gyakran képesek aposzimbiózisban fejlődni és működni, ezt gyakran károsodással teszik (Douglas, 2014). Ez rávilágít a szimbiózis integrált jellegére az eukarióta biológiában, amely a mikrobiális világ evolúciója révén jött létre.

Szimbiózis és kölcsönösség az immunitásban és az anyagcserében

A mikrobióta-profilok - beleértve bizonyos fajok jelenlétét vagy hiányát - és az emberi egészség és betegség közötti klinikai összefüggések iránt robbanásszerűen megnőtt az érdeklődés. Björkstén és mások úttörő munkája évtizedeken át vizsgálta a fertőző betegségek és az atópiás és allergiás betegségek közötti összefüggéseket. Egy tanulmány szerint aB. fragilis kolonizáció 3 hetesnél fiatalabb korban növeli az asztma kockázatát a későbbi életkorban.

Az e klinikai megfigyelések mögött álló alaptudomány azon a hipotézisen alapul, hogy bizonyos bakteriális tényezők nemcsak az immunsejtek fejlődését irányítják, hanem az immunreaktivitást is hangolják. Az elmúlt évtizedben preklinikai modellekben végzett számos munka alátámasztja, hogy aB. fragilis zwitterionos poliszacharid A (PSA) erősíti a homeosztatikus immunfunkciót mind a bélben, mind szisztémásan, annak ellenére, hogy korábbi munkák aB. fragilis tályogképző potenciáljára összpontosítottak.

A kutatók kimutatták, hogy a PSA olyan szimbiózisfaktor, amely egyensúlyban tartja a T-sejt alcsoportok populációjának méretét és működését, és hasznos mikroba lehet a krónikus gyulladásos betegségek, például a gyulladásos bélbetegségek és a szklerózis multiplex kezelésében. ABacteroides spp. immunmoduláló hatásai nem kizárólag aB. fragilisre korlátozódnak; a B. thetaiotaomicron szintén rendelkezik immunmoduláló tulajdonságokkal, amelyek képesek a kommensális, bélbaktériumokra adott proinflammatorikus válaszokat tompítani.A B. thetaiotaomicron a transzkripciós faktor nukleáris faktor kappa B RelA alegységét célozza, amely a proinflammatorikus immunválaszok fő szabályozója. Ez a folyamat aperoxiszóma proliferátor-aktivált receptor gamma nevű nukleáris receptortól és transzkripciós faktortól függ, és független a CRM1 nukleáris exportreceptortól.

A mechanizmus azonban, amellyel aB. thetaiotaomicron ezt a folyamatot irányítja, még nem teljesen tisztázott. AB. thetaiotaomicron szulfatázaktivitással rendelkező törzseiről kimutatták, hogy genetikailag fogékony egerekben hozzájárulnak a bélgyulladáshoz. ABacteroides és más bélkombenzálisok a kolonizációs rezisztencia folyamatán keresztül is hozzájárulnak a gazdaszervezet immunitásához, amely szerint a bélszimbionták meghonosodott jelenléte védelmet nyújt a behatoló kórokozókkal szemben.

ABacteroides spp. legközpontibb és legjobban ismert funkciója az anyagcsere mutualista funkcióját foglalja magában. Az emberi bélrendszer alapvetően egy bioreaktor. A szacharolitikusBacteroides spp. különféle táplálék- és gazdaszervezet-poliszacharidokat dolgoz fel saját anyagcsere-szükségleteihez, és ezáltal segíti az emberi emésztést és a tápanyagok felszabadítását az emberi gazdaszervezet számára.

Az elmúlt évek során aB. thetaiotaomicron glikánok keresésének biokémiájáról és genomikájáról alapos ismeretek születtek. Emellett számos tanulmány alátámasztja e baktériumok lehetséges szerepét az emberi energiaegyensúlyban, ami hatással van az emberi elhízás járványra.

Chlamydia perzisztencia: Patogenitás vagy szimbiózis?

A CiReA során a gazdaszervezet-kórokozó kölcsönhatás egy másik, még nem teljesen tisztázott aspektusa az a megfigyelés, hogy a Chlamydia atipikus, perzisztens állapotot vesz fel az ízületben.A Chlamydia egy obligát intracelluláris patogén, amely életciklusa során két különböző állapotban létezik: az extracelluláris, fertőző elemi testben és az intracelluláris, replikatív retikuláris testben.

Ha az intracelluláris szakaszban megfelelő stresszt alkalmaznak, például IFN-γ expozíciót, antibiotikum-kezelést vagy monocitasejtek fertőzését, a Chlamydia nem replikatív és nem tenyészthető, de életképes perzisztens állapotba kerül. A perzisztens állapot abban különbözik a normál intracelluláris állapottól, hogy a Chlamydia organizmusok nem osztódnak vagy differenciálódnak fertőző részecskékké, csökkent anyagcserével rendelkeznek, és immunoevazívak.

A perzisztensChlamydia szervezeteket a CiReA-ban eredetileg mikroszkópiával vagy polimeráz láncreakció (PCR) elemzéssel mutatták ki, és nem lehetett tenyészteni a synovialis biopsziás mintákból. Ma már lehetséges a perzisztens fenotípusúChlamydia pontos azonosítása a CiReA-ban kvantitatív PCR elemzéssel, mivel ezek a sejtek egyedi génexpressziós profilt mutatnak. A perzisztensChlamydia felismerése a ReA-ban fontos előrelépést jelent e betegség megértésében, de megválaszolatlanul hagyja a patogenezissel kapcsolatos kulcsfontosságú kérdéseket.

A perzisztensChlamydia a ReA oka vagy a gazdatest-patogén adaptáció hatása? A ReA-t kiváltóChlamydia mechanisztikus hipotézis szerint a perzisztensChlamydia szervezetek folyamatos baktériumkomponensek forrását biztosítják az immunrendszer stimulálásához, ami krónikus gyulladást és szövetkárosodást eredményez. Ezek a komponensek lehetnek PAMP-ok, amelyek a gazdaszervezet veleszületett receptorait vagy a mikrobiális antigénekkel szembeni adaptív immunválaszokat stimulálják.

Másrészt ugyanilyen valószínű, hogy a perzisztencia a gazdaszervezet legjobb kísérletét jelenti aChlamydia ellenőrzésére, amely speciális mechanizmusokat fejlesztett ki az immunválasz elkerülésére, különösen az immunoevazív perzisztens állapot kialakításával. Ezt az elméletet alátámasztja, hogy a krónikus chlamydiafertőzés kevés immunstimulációt vált ki az akut fertőzés során tapasztaltakhoz képest.

Ez utóbbi elmélet a ReA-ban gyakran megfigyelhető ízületi gyulladásos fellángolásokat is megmagyarázza, mivel a chlamydia perzisztenciából való menekülése akut gyulladásos eseményhez vezethet. A chlamydiaperzisztencia alapvető megértése még korai stádiumban van, és hangsúlyt kell fektetni e jelenségnek a CiReA patogenezisében betöltött szerepének megértésére. Így a klinikai ReA-vizsgálatoknak az ízületi gyulladással egyidejűleg kell foglalkozniuk a chlamydiaállapottal, az állatmodelleknek pedig a perzisztencia és az arthritis közötti időbeli összefüggéssel.