Gut Microbiota, Immunity, and Disease: A Complex Relationship

Abstract

Our immune system has evolved to recognize and eradicate pathogenic microbes. However, we have a symbiotic relationship with multiple species of bacteria that occupy the gut and comprise the natural commensal flora or microbiota. The microbiota is critically important for the breakdown of nutrients, and also assists in preventing colonization by potentially pathogenic bacteria. In addition, the gut commensal bacteria appear to be critical for the development of an optimally functioning immune system. Various studies have shown that individual species of the microbiota can induce very different types of immune cells (e.g., Th17 cells, Foxp3+ regulatory T cells) and responses, suggesting that the composition of the microbiota can have an important influence on the immune response. Although the microbiota resides in the gut, it appears to have a significant impact on the systemic immune response. Indeed, specific gut commensal bacteria have been shown to affect disease development in organs other than the gut, and depending on the species, have been found to have a wide range of effects on diseases from induction and exacerbation to inhibition and protection. In this review, we will focus on the role that the gut microbiota plays in the development and progression of inflammatory/autoimmune disease, and we will also touch upon its role in allergy and cancer.

Linking the Human Gut Microbiome to Inflammatory Cytokine Production Capacity

“…The gut microbiome is a crucial factor for shaping and modulating immune system responses, with gut microbial dysbioses linked to several autoimmune and immune-mediated diseases (Gevers et al, 2014;Kosiewicz et al, 2011;Paun et al, 2016). In the case of rheumatoid arthritis, this dysbiosis can be partially resolved after treatment .…”

New aspects of spondyloarthritis pathogenesis. Part II – environmental factors, microbiome disturbances, extra-articular symptoms

“…Wśród mikroorganizmów zasiedlających układ pokarmowy człowieka dominują bakterie, których liczba jest co najmniej 10-krotnie większa niż liczba komórek tworzących organizm ludzki. Należą one do ponad 1000 ga-Ewa Kontny tunków, a liczba ich genów przewyższa 100-krotnie liczbę genów ludzkich [21][22][23]. Drobnoustroje zasiedlające jelito biorą udział w różnych procesach metabolicznych, np.…”

“…Oddziałują również na układ immunologiczny -nie tylko lokalnie na tkankę limfatyczną związaną z jelitem (gut-associated lymphoid tissue -GALT), lecz także ogólnoustrojowo. Bakterie komensalne biorą bowiem udział w utrzymaniu szczelności bariery jelitowej, syntetyzują substancje odżywcze dla komórek ją tworzących, chronią jelito przed zasiedlaniem przez bakterie patogenne, modulują przebieg odpowiedzi immunologicznej [21,22,[24][25][26].…”

“…GALT, śledziona, wykazuje cechy niedorozwoju. U takich zwierząt trudno jest także wywoływać doświadczalnie choroby autoimmunizacyjne [21,22]. Badania u zwierząt gnotobiotycznych, tj.…”

“…Dysbioza przejawiająca się zmniejszeniem różnorodności mikroflory zasiedlającej jelito i/lub naruszeniem równowagi pomiędzy tymi dwiema grupami bakterii, np. przez zmniejszenie liczby gatunków tolerogennych na korzyść prozapalnych, zaburza homeostazę i sprzyja rozwojowi choroby zapalnej [21,22,26,27].…”