Иммунозащитные пептиды и двойственность их антимикробных и иммуномодуляторных свойств
|
|
Скачать 0.88 Mb.
|
   IMBIO-50621; Количество страниц 12СТАТЬЯ В ПРЕССЕ Иммунология xxx (2010) xxx–xxx  Содержание можно просмотреть на «Сайенс Директ» [Science Direct]Иммунобиология  Веб-сайт журнала: www.elsevier.de/imbio Обзор Иммунозащитные пептиды и двойственность их антимикробных и иммуномодуляторных свойств Ларс Штайнштрессер*, Урсула Крейнберг, Франк Джэкобсен, Сэмми Ал-Бенна Лаборатория молекулярной онкологии и регенерации тканей, Отделение пластической хирургии, Университетская клиника BG Бергманшайль, Рурский университет в Бохуме, адрес: Buerkle-de-la Camp-Platz-1, 44789 Бохум, Германия Краткий обзор информации История статьи: Получена 25 февраля 2010 г.  Принята 1 июля 2010Ключевые слова: Иммунозащитные пептиды Врожденный иммунитет Бактериальная инфекция Воспаление Иммунозащитные пептиды (ИЗП) представляют собой короткие положительно заряженные молекулы, которые продуцируются иммунной системой большинства многоклеточных организмов и играют главную роль как молекулы-эффекторы врожденного иммунитета. Иммунозащитные пептиды обладают широким спектром биологических свойств от прямого убивания проникающего патогена до модулирования иммунных и других биологических реакций организма-хозяина. ИЗП выполняют важные функции во многих клинически значимых патологических процессах и их несбалансированная экспрессия ассоциируется с патологией в разных системах органов и типах клеток. Кроме того, ИЗП на данный момент рассматриваются как образцы для разработки новых натуральных антибиотиков и иммунорегуляторных соединений. Данная статья представляет собой обзор ИЗП в аспекте их антимикробной и иммуномодуляторной двойственности.  © 2010 Опубликовано «Эльзевир ГмбХ»Содержание
Введение Выживание в мире, полном микроорганизмов, без унаследованной защиты врожденного иммунитета кажется фактически невозможным. Удивительно, что при полном отсутствии механизмов приобретенного иммунитета, растения, грибы и беспозвоночные успешно выживают под защитой одних лишь только механизмов врожденного иммунитета (Hancock, Scott 2000; Steinstraesser et al. 2009). Врожденный иммунитет как таковой представляет собой древний эволюционный механизм, который базируется на сравнительно обобщённой, но, тем не менее, довольно эффективной стратегии защиты. Помимо естественных непосредственных анатомических барьеров организма, таких как кожа, эта наследственная система резистентности поддерживается, в первую очередь, образраспознающими рецепторами и ассоциированными сигнальными путями, цитокинами, каскадом реакций комплемента, лейкоцитами и в значительной мере Иммунозащитными пептидами (ИЗП) (Liu et al. 2009; Oppenheim et al.  2003).∗  Контакты для переписки. тел.: +49 234 302 3442; факс: +49 234 302 6379.Email: [email protected] (Ларс Штайнштрессер). 0171-2985/$ – см. обложку и титульные листы © 2010 Опубликовано «Эльзевир ГмбХ». doi:10.1016/j.imbio.2010.07.003 Количество природных соединений, обладающих противомикробной, активностью велико, однако, в основном состоит из трех функциональных групп: (1) пищеварительные ферменты, разрушающие структуру микроорганизма (например, лизоцим), (2) пептиды способные связывать такие жизненно необходимые элементы, как цинк или железо (например, кальпротектин и лактоферрин, соответственно), и (3) пептиды, которые проникают сквозь микробные мембраны (например, дефензины и кателицидины, рассмотренные ниже) (Yacoby and Benhar 2007; Deans et al. 2005; Ohlsen et al. 2008; Hancock 2001; Steinstraesser et al.) Лизоцим, как первый пептид с противомикробной активностью, был открыт Александром Флемингом в конце 1920-х годов. Только два десятилетия назад, благодаря развитию методов молекулярной биологии, позволившему изолировать и идентифицировать отдельные пептиды, удалось установить их структурные и функциональные особенности. На сегодняшний день известно более 1220 ИЗП, в том числе, более 940 ИЗП эукариотических организмов, которые перечислены в трех базах данных (Brahmachary et al. 2004; Fjell et al. 2007; Wang et al. 2009). В настоящем обзоре дается полное представление о современном понимании ИЗП, при этом особое внимание уделяется дефензинам и кателицидинам и их роли в иммунологической защите человека. Дефензины и кателицидины хорошо изучены, и широко обсуждаются потенциальные возможности их использования в качестве натуральных противомикробных соединений, а также как моделей для разработки новых синтетических антибиотиков и иммунорегулирующих препаратов. ^ Неспецифическая защитная система немедленного действия совершенно необходима для сохранения здоровья, так как она направлена на эффективную защиту от потенциальных инфекционных, а также неинфекционных угроз. В прошлом иммунологи считали, что основной задачей иммунной системы является распознавание своих и чужеродных агентов. Однако, функции иммунной системы намного шире, как описала Метцингер в своей концепции “Danger-Model” [«Опасность – модель»]. Активация иммунного ответа происходит не только в ответ на микроорганизмы (чужеродные агенты), но также как реакция на все остальные типы поражений (или «сигналы опасности»), включая физические травмы, ионизирующую радиацию, окислительный стресс, ишемию, а также воздействие экстремальных температур (Matzinger 1994). Врожденный иммунитет обеспечивает немедленный вид защиты практически у всех живых организмов. Основу этого врожденного иммунного ответа составляют многофункциональные ИЗП, как эволюционное усовершенствование для предотвращения микробного заражения и повреждения тканей (Boman 2003; Kim et al. 2009). Патогенный микроорганизм имеет возможность проникнуть в любую часть организма хозяина. В большинстве случаев, первоначальное взаимодействие происходит на поверхности кожи или на выстилающем эпителии дыхательного, желудочно-кишечного, репродуктивного или мочевыделительного трактов (Hegedus et al. 2008; Tew et al. 2006; Chromek et al. 2006; Koczulla and Bals 2003; Tani et al. 2000; Thompson et al. 2006; Zhou et al. 2004a,b). Таким образом, эпителиальные клетки позвоночных продуцируют ИЗП в качестве составных элементов первой линии защиты. Поврежденная кожа может быть основными входными воротами инфекции и создавать условия для размножения и распространения патогенных микроорганизмов; самым простым примером этому может служить столбняк или инфицирование ожоговых ран. Изначальный каскад реакций врожденного иммунитета, который включает в себя продуцирование ИЗП воспалительными клетками, такими как нейтрофилы, и тканевые фагоциты, и в том числе макрофаги, является частью ответа на воспалительный процесс (Bhat and Milner 2007; Finlay and Hancock 2004; Jacobsen et al. 2005a,b; Sima et al. 2003). ИЗП свойственна высокая специфичность к микробным агентам, при этом они относительно гораздо менее токсичны для клеток многоклеточного хозяина. Тем не менее, некоторые из них также влияют на эукариотические клетки. Эта особенность обеспечивает животным врожденный иммунитет, в отличие от хорошо изученного приобретенного иммунитета, получаемого благодаря размножению B- и T-клеток. Значение этой системы как препятствия для инфекции становится очевидным, если принять во внимание то, что время жизни поколения большинства бактерий составляет 20–30 мин., тогда как формирование специфического иммунного ответа, обусловленного образованием клеток в организме млекопитающего, может занять целые дни или недели. Во время инфицирования или воспаления количество многих ИЗП возрастает. Например, человеческий β-дефензин (hBD)-2 активизируется во многих типах клеток, таких как моноциты, клетки эпителия и кератиноциты во время бактериальных инфекций и под воздействием стимуляции различными бактериальными компонентами, которые активируют Toll-подобный рецептор (TLR) на пути к ядерному фактору (NF)-kB (Harder et al. 2004; Proud et al. 2004; Vora et al. 2004). Кроме того, при ожогах пониженный уровень дефензина может способствовать инфицированию и последующему развитию сепсиса (Bhat and Milner 2007). Более того, как менее важная универсальная функция механизмов врожденного иммунитета, ИЗП также представлены менее типичными видами клеток, такими как эндотелиальные клетки и миоциты (Ganz 2005; Linde et al. 2007). Возможно, правильнее рассматривать иммунную систему не только как некую совокупность «профессиональных» иммунных клеток, проверяющих тело на наличие потенциально опасных агентов, а как всеобъемлющую систему, содержащую совокупность связанных между собой клеток, слаженно работающих, чтобы обеспечить поддержание гомеостаза (Matzinger 2007). ИЗП были выделены у большого числа видов животных, растений, грибков и бактерий (Hancock and Scott 2000). Так как они успешно сохраняли свою антимикробную активность на протяжении миллионов лет, некоторые ИЗП действуют как природные антибиотики, демонстрируя необычайно широкий спектр активности, от грам-положительных и грам-отрицательных бактерий до грибков и вирусов (Hancock and Scott2000; Hancock 2001; Steinstraesser et al. 2004; Zasloff 2002). Существуют два разных характерных механизма воздействия: наружный и внутренний. Различают ИЗП, которые нарушают проницемость мембраны бактериальной клетки и/или разрушают ее, и ИЗП, которые проникают через клеточную мембрану и взаимодействуют с цитозольной мишенью (Dorschner et al. 2006; Andres and Dimarcq 2007; Johansson et al. 1998; Oren et al. 1999). В более широком понимании, ИЗП способны определять любые организмы с безхолестериновыми негативно заряженными мембранами как цели для «поражения». Важно, что ИЗП способны убивать измененные или раковые клетки, и этой цитотоксичности не свойственна ни видоспецифичность, ни избирательность. (Oppenheim et al. 2003; Yang et al. 2002, 2004). Например, было доказано, что hCAP/LL-37 активизирует клетки опухоли, что приводит к усилению роста клеток in vitro и in vivo (Coffelt et al. 2008; von Haussen et al. 2008). В противоположность этому, Бозе и соавторы (Bose et al.) продемонстрировали, что hBD-1 индуцирует стремительный цитолиз клеток рака простаты и что PAX2 онкоген подавляет экспрессию hBD-1 при раке простаты (Bose et al. 2009). Такие свойства ИЗП, как ангиогенез, хемотаксические функции, выработка цитокинов, высвобождение гистамина, способность к реакциям связывания липополисахаридов и другие иммуномодуляторные функции могут приводить к антимикробной активности и обеспечивают адекватную стимуляцию ответных реакций приобретенного иммунитета (Yang et al. 2002; Bals and Wilson 2003). Например, связь с инициированием рекций приобретенного иммунитета наблюдалась у дефензинов, которые действовали как прямые хемоаттрактанты для незрелых дендритных клеток (Yang et al.2002, 2004; Bowdish et al. 2005). Некоторые дефензины обладают опсонизирующей активностью и имеют способность модифицировать гормональные реакции (Klotman and Chang 2006; Yang et al. 2007). Таким образом, ИЗП являются не просто «обычными природными антибиотиками”, а также, как оказалось, играют главную роль во многих клинически значимых патологических процессах, таких как неспецифическое воспаление, ожирение, диабет и гиперлипидемия (Froy et al. 2007; Hollox 2008; Kougias et al. 2005; Nassar et al. 2007). В нескольких исследованиях была продемонстрирована корелляция между тяжестью течения заболевания и уровнем выработки ИЗП (Morrison et al. 2002; Niyonsaba et al. 2009). Моррисон и др. смог продемонстрировать повышение восприимчивости к инфекциям, вызванным золотистым стафиллококом (Staphylococcus aureus) у hBD-2 нокаутных мышей, при этом была обнаружена способность изолированного дермицидин-пептида DCD-1L, который вырабатывается эккринными потовыми железами, стимулировать выработку цитокинов/хемокинов кератиноцитами человека (Morrison et al. 2002; Niyonsaba et al. 2009). Пониженная экспрессия дермицидина в поту пациентов с атопическими дерматитами ассоциировалось с высокой восприимчивостью данных пациентов к кожным инфекциям и видоизмененной микрофлорой кожи (Rieg et al. 2005). Физиологические свойства и регуляция ИЗП могут, таким образом, быть ключом к объяснению многих сложных вопросов в медицине. ^ Согласно определению, к ИЗП относятся только генно-кодированные, синтезированные рибосомами полипетидные антимикробные субстанции, которые в длину составляют менее 100 аминокислотных остатков (Ganz and Lehrer 1999). Так как большинство пептидных антибиотиков грибкового и бактериального происхождения являются нерибосомально синтезированными пептидами и содержат атипичные аминокислоты, вышеизложенное определение может служить различительным признаком, позволяющим отделить ИЗП от этой категории. (Ganz and Lehrer 1999). Природные антимикробные вещества многочисленны и по размеру варьируются от относительно больших протеиновых комплексов (напр., каскад комплемента) до малых неорганических молекул (напр., перекись водорода) (Ganz 2005; Ganz and Lehrer 1999). Исходя из молекулярного строения, конформационной структуры или строения пробладающей аминокислоты, ИЗП можно разделить на четыре основных класса: линейные α-спиральные структуры без дисульфидных связей (напрмер, кателицидины, магаинины и цекропины), молекулы со структурой β-листа, которая стабилизируется за счет свойственных ей дисульфидных связей (например, α- и β-дефензины), с пребладанием одной или более аминокислот с высоким содержанием аргинина, глицина, гистидина, пралина, триптофана или их отдельных комбинаций (напр., индолицидин), и петлевидные пептиды с одной дисульфидной связью (напр., бактенецин) (Koczulla and Bals 2003; Hancock 1997; Andreu and Rivas 1998; van ‘t Hof et al. 2001; Hancock and Sahl 2006; Zhang and Falla 2009). Биологическое действие ИЗП зависит в первую очередь от их третичной структуры, соответственно, особенности их строения вызывают непосредственный интерес (Sima et al. 2003). Два основных класса традиционных ИЗП человека - это дефензины и кателицидины. Классические молекулы дефензина включают группу малых амфифильных, иногда с высоким содержанием аргинина, катионных пептидов, которые, как правило, состоят из 29-45 аминокислотных остатков. Различают α- и β-дефензины; дисульфидные связи α-дефензинов – это Cys1–Cys6, Cys2–Cys4 и Cys3–Cys5 (цифра указывает позицию цистеинового остатка в аминокислотной последовательности относительно N-конца), в то время как для β-дефензинов это Cys1–Cys5, Cys2–Cys4 и Cys3–Cys6 (Oppenheim et al. 2003; Ganz 2005; Matzinger 2007; Kesting et al. 2009). В нейтрофилах человека, дефензины содержат 30-50% зернистых белков (Oppenheim et al. 2003; Matzinger 2007). Кроме этого, дефензины были также идентифицированы в клетках других типов, в том числе в тканевых макрофагах, мелких клетках кишечного эпителия и кардиомицетах (Linde et al. 2007; Scott et al. 2002; Steinstraesser et al. 2008; Wah et al. 2006). В коже человека дефензины продуцируются в основном кератиноцитами, нейтрофилами, потовыми и сальными железами (Koczulla and Bals 2003) и могут выделяться как в обычных условиях, так в ответ на воспалительный стимул. В целом, строение молекулы дефензиновых пептидов сравнивали с изогнутой скрепкой: внутримолекулярные дисульфидные связи между участками с NH2-концом и COOH-концом пептида, создавая цикличную, трижды скрученную, амфифильную структуру β-листа, образуют характерную «дефензиновую» складку и пространственно разделяют гидрофильную и гидрофобную области. Эти три внутримолекулярные дисульфидные связи стабилизируют структуру β-листа и повышают устойчивость к протеолизису, но понижают гибкость молекулы (Campopiano et al. 2004; Maemoto et al. 2004; Wu et al. 2003), хотя дисульфидные мостики неявляются критически необходимыми антимикробной активности дефензинов (Wu et al. 2003). На сегодняшний день, основываясь на различиях в размерах и структурных особенностях цистеинового звена (вторичная структура), описаны три разные категории дефензинов позвоночных (в дополнение к дефензинам насекомых и растений) (Boman 2003; Zasloff 2002). α-Дефензины представляют собой классические «нейтрофильные дефензины», которые были впервые описаны в середине 1980-х годов, тогда как о более крупных β-дефензинах впервые было упомянуто в начале 1990-х (Ganz and Lehrer 1999). В базе данных Триеста содержатся данные о 90 β-дефензинах и 55 α-дефензинах. Не так давно были описаны более редкие γ-дефензины. Среди видов широко распространены α- и β-Дефензины, а γ-дефензины, как известно, определяются только в гранулоцитах макак-резус и некоторых других приматов, в том числе других приматов семейства мартышковых и орангутангов (Crovella et al. 2005; Selsted 2004; Tran et al. 2008). γ-Дефензины - это небольшие двухспиральные кольцевидные молекулы, в отличие от α- и β-дефензинов, которые представляют из себя плоские трижды скрученные β-листы (Boman 2003). Секретируемые нейтрофилами альфа-дефензины можно обнаружить в биологических жидкостях (Panyutich et al. 1991, 1993, 1994). Концентрация α-дефензинов в плазме человека, соответствующая физиологической норме, составляет 40 нг/мл, методом иммуноферментного анализа (ИФА) (Panyutich et al. 1991). При наличии воспаленительного процесса их концентрация взрастает в 2-4 раза, а при сепсисе достигает микромолярной концентрации (Panyutich et al. 1993). В плазме α- и β-дефензинынеспецифически связываются с протеинами сыворотки крови с большой молекулярной массой такими, как сывороточный альбумин, α2-макроглобулин и C1 комплемент, который понижает их противовирусную и противоопухолевую активность (Panyutich and Ganz 1991). α- и β-дефензины определются в жидкостях тела человека во время воспаления легких, инфекций мочевыводящих путей и в слезах после офтальмологических хирургических вмешательств (Chromek et al. 2006; Thompson et al. 2006; Lemaitre et al. 1996). hCAP-18, обладающий α-спиральным строением, известный также как LL-37, является единственным изученным антимикробным пептидом из семейства кателицидинов, и впервые был описан в 1995. Кателицидины обнаруживаются в разных количествах во множестве видов, в том числе у млекопитающих (Scott and Hancock 2000; Zanetti 2004). Общим признаком кателицидиновых пептидов является хорошо заметное сходство, определяемое как кателиновый домен в 50 зонах и антимикробный домен С-конца, который, при необходимости, может меняться и высвобождается путем протеолиза. (Otte et al. 2009; Tomasinsig and Zanetti 2005). Кателицидины, как правило, экспрессируются миелоидными клетками-предшественниками, но также известно, что у некоторых видов они экспрессируются в зрелых циркулирующих нейтрофилах и лимфоидной ткани новорожденных (Zanetti 2004). Они накапливаются в виде неактивных пропептидов и процессируют только в ответ на стимуляцию, высвобождая в межклеточную жидкость активные ИЗП (Scott et al. 2002; Zanetti 2004). Вырабатываются они преимущественно лейкоцитами и клетками эпителия и слизистой оболочки, где они накапливаются в специфических гранулах (Scott et al. 2002). Положительно заряженный C-концевой LL-37, состоящий из 37 аминокислот фрагмент, демонстрирует широкий спектр антимикробной активности опосредованной прямым взаимодействием с мембраной микробной клетки и ее разрушением. Ферментом, ответственным за растворение пропротеинов в нейтрофилах является серинпротеиназа 3. Согласно недавним исследованиям, в коже сериновые протеазы калликреин 5 и 7 выполняют роль посредника в альтернативном процессинге hCAP18, генерируя некоторые ранее неизвестные пептидные фрагменты, из чего можно сделать вывод, что тканевой профиль этого пептида может различаться в зависимости от ткани и биологических условий. То, что их функциональный профиль может различаться, открывает новую потенциальную область для исследований. Помимо противомикробной активности, LL-37, предположительно, участвует в различных биологических процессах, таких как ангиогенез, хемотаксис, выработка цитокинов, высвобождение гистамина и заживление ран. (Koczulla and Bals 2003; Jacobsen et al. 2005a,b; Scott et al. 2002; Shaykhiev et al. 2005; Steinstraesser et al. 2006). Кроме того, количество кателицидиновых антимикробных пептидов различно у разных видов, что сколрее всего является причиной разной степени резистентности различных видов к специфическим типам инфекций. (Lee et al. 2005). Было установлено, что у людей ИЗП являются необходимыми молекулами-эффекторами TLR- индуцированного противомикробного ответа на внутриклеточные микобактерии в макрофагах. Выяснение механизмов этих защитных реакций, используемых макрофагами человека в схватке с патогенном, определяет возможные направления для разработки новых терапевтических стратегий (Liu et al. 2009; Nizet et al. 2001). Интересно, что кателицидины и дефензины проявляют синергизм, подразумевающий их объединенную роль в синхронизации работы врожденного иммунитета, о чем будет более подробно сказано далее (Lee et al. 2005). ^ ИЗП могут экспрессироваться конститутивно или индуцироваться в ответ на специфический стрессорный фактор, такой как инфекция или воспаление (Sima et al. 2003; Diamond et al. 2000; Hirsch et al. 2008, 2009). α-Дефензинам более свойственна конститутивная экспрессия, тогда как выработка β-дефензинов чаще индуцируется (Hancock and Scott 2000; Scott and Hancock 2000). Кроме того, было установлено, что α-дензины в основном действуют внутри фагосом, тогда как β-дефензины производятся в основном эпителиальными клетками (Boman 2003). Липополисахарид (ЛПС) и провоспалительный цитокин IL-1b и TNF-α способствуют синтезу ИЗП (Sima et al. 2003). Такая выработка напоминает выработку пептидных гормонов, предполагающую наличие крупной молкулы-предшественника и тканеспецифического последовательного протеолитического процессинга (Ganz 2005). После удаления сигнальной последовательности, прорегион устранняется, оставляя активные ИЗП. (Scott and Hancock 2000). Молекулы дефензинов продуцируются как нейтральные препродефензины, которые состоят из, приблизительно, 95 аминокислот, нецитотоксичных по отношению к клетке (Ganz 2005). Предполагается, что антимикробные и цитотоксические функциональные свойства зрелых дефензинов и других ИЗП в основном ассоциируются с наличием у них, как у мультимеров, способности образовывать поры в мембранах, ведущие к самопроизвольной диффузии (Ganz 2005; Scott and Hancock 2000), механизм был описан моделью Shia–Matsuzaki–Huang (Matsuzaki 1999; Shai 1999; Yang et al. 2000). Противомикробные свойства ИЗП как мембранных агентов, обладающих вторичной α–спиральной пептидной структурой, зависит от наличия ионной среды, сходной с физиологическими жидкостями млекопитающих (Dorschner et al. 2006; Johansson et al. 1998; Oren et al. 1999). ИЗП нацелено определяют самое слабое место микробной цитоплазматической мембраны (например, отсутствие холестерина и негативно заряженные фосфолипиды на внешнем листе цитоплазматической мембраны) (Zasloff 2002). Суммарный позитивный заряд (от + 2 до + 7 вследствие избытка основных аминокислот по сравнению с кислыми аминокислотами) (Scott and Hancock 2000) облегчает связывание возрастающего количества ИЗП с фосфолипидами на поверхности бактерии до полного разрушения бактериальной мембраны. (Boman 2003; Hale and Hancock 2007; Sallum and Chen 2008; Steiner et al. 1988). Холестерин предотвращает повреждение мембраны, и так как он является неотъемлемой частью эукариотической мембраны, то, становится ясно, почему нормальная концентрация ИЗП не приводит к повреждению клеток организма-хозяина (Boman 2003). Мембранный потенциал эукариотических клеток (−15 мВ) также ниже трансмембранного потенциала бактерий (−140 mV), что уменьшает вероятность взаимодействия (Scott and Hancock 2000). Резистентность к ИЗП – редкое явление, и любому микроорганизму особенно трудно изменить свою структурную организацию поверхностных фосфолипидов (Zasloff 2002). Некоторые ИЗП, помимо разрашуения бактериальной мембраны, также нацелены на внутреннеее содержимое (Jenssen et al. 2006; Xiong et al. 1999). Хотя многие ИЗП, например, дефензины, демонстрируют прямую антимикробную активность против бактерий, грибков, эукариотических паразитов и/или вирусов (Steinstraesser et al. 2005, 2008; Hirsch et al. 2008; Larrick et al. 1995), также было установлено, что многие из них играют ключевую модулирующую роль во врожденном иммунном ответе, и представляют важное связующее звено между врожденным и адаптивным иммунным ответом (Zasloff 2002). Различные ткани и виды клеток в организме содержат генно-закодированные образораспознающие рецепторы (ОРР) и могут задействовать ряд разных сигнальных путей в ответ на стресс, в конечном счете, обеспечивая выработку всех сигнальных и эффекторных молекул, необходимых для соответствующей и немедленной иммунной защиты. ООР организма – это, как правило, поверхностные белки, которые незамедлительно определяют консервативную молекулярную структуру, связанную с патогенными микроорганизмами или иной предстоящей опасностью. Репертуар ООР, способных регулировать экспрессию гена, включает TLR и обнаруживающие вирусы RIG-I и Mda5 геликазы (Onomoto et al. 2007; Yoneyama et al. 2005; Zou et al. 2009; Robinson et al. 2006). Однако, были описаны и другие распознающие молекулы, не относящиеся к TLR. Структуры, распознанные данным ООР, классифицируются или как участки молекул, связанные с патогенами (PAMP), или как участки молекул, связанные с опасностями (DAMP). К классическим PAMP относятся липосахариды и липотейхоевая кислота (LTA) из грамотрицательных и из грамположительных бактерий, соответственно, вирусная двухспиральная РНК (дсРНК), и грибковые b-глюканы (Robinson et al. 2006; Jo 2008). Понятие DAMP тут используется как общее название для PAMP и эндогенных сигналов опасности, испускаемых умирающими или поврежденными клетками (Matzinger 2007; Seong and Matzinger 2004). Модель опасности Метцингер определяет «опасность» как что-либо (экзогенное или эндогенное), способное вызвать стресс тканей или их разрушение (Matzinger 1994, 2007). Также к врожденным рецепторам относятся внутриклеточные nod-подобные рецепторы (NLR), которые представляют собой мощную комбинированную защиту в клеточной мембране (например, TLR, а также и в самой клетке (например, NLR) (Benko et al. 2008; Fritz et al. 2006). И TLR, и Nodg белки могут запустить транскрипционный фактор ядерного фактора-kB (NF-KB), таким образом активируя чрезвычайно стереотипный сингальный путь, отвечающий за ряд различных клеточных ответов, в том числе выработку ИЗП (Fritz et al. 2006). NLR были связаны с распознаванием бактериальных компонентов, а также эндогенных сигналов опасности (Fritz et al. 2006). TLR изначально вызвали значительный интерес у исследователей, в результате чего эта группа ООР описана лучше всего: сообщалось о почти 20 представителях в шести основных семействах, каждый представитель признавался отдельным PAMP. Липосахарид – классический лиганд для TLR-4, где олигодезоксинуклеотиды LTA и CpG распознаются TLR-2 и TLR-9, соответственно (Dalpke et al.2005). Сигнальный NF-kB – один из главных низлежащих путей, отвечающих за выработку ИЗП, хотя другие сигнальные пути (в том числе MAPKh и JAK/STATi) вовлечены в их синтез (Ji et al. 2009; Krisanaprakornkit et al. 2002). NF-kB – транскрипционный фактор, участвующий в объединении многочисленных параллельных сигнальных путей и множества клеточных ответов в основную немедленную и эффективную иммунную реакцию, а также выработке цитокинов и молекул неспецифической адгезии клеток (Scott and Hancock 2000). Подача сигнала по этим путям приводит к транскрипционной активации и последующей выработке ИЗП. TLR и NLR также влекут за собой активацию воспалительных каспаз, однако данная область исследований лежит вне предмета данной статьи (Martinon and Tschopp 2007; Scott and Saleh 2007; Steinstrasser et al. 2007). ^ ИЗП являются первой линией защиты врожденного иммунитета фактически у всех видов живых существ, высокая значимость ИЗП подтверждается их высоким содержанием в циркулирующих нейтрофилах (Scott and Hancock 2000). Существенные доказательства, накопленные на протяжении последних лет, указывают на то, что дефензины млекопитающих являются многофункциональными и, взаимодействуя с рецепторами клеток организма-хозяина, участвуют в механизмах как врожденного, так и приобретенного иммунитета (Scott and Hancock 2000). ИЗП участвуют в воспалительном ответе, действуя в качестве хемоаттрактантов для иммунных клеток, включая рекрутинг нейтрофилов путем индуцирования выработки IL-8 и мобилизации имунокомпетентных T-клеток, а также агентов, усиливающих клеточную адгезию и последующую трансэпителиальную миграцию клеток (Chertov et al. 1996; Hata and Gallo 2008; Van Wetering et al. 1997). Кроме того, исследования позволяют полагать, что дефензины могут усиливать цитотоксочность NK-клеток (Scott and Hancock 2000). Многогранная природа ИЗП также включает в себя такие функции как участие в заживлении ран, возможно, путем индуцирования синтеза синдеканка (Gallo et al. 1994), а также модуляции воспалительного ответа при ингибировании активации классического пути комплемента через C1q (Groeneveld et al. 2007; van den Berg et al. 1998). Вследствие повсеместной выработки ИЗП в организме, неудивительно, что многие из них обнаруживаются в разных видах жидкостей и секретов организма (Sima et al. 2003). Нормальная концентрация α-дефензинов в плазме составляет 40 нг/мл, а во время инфекции возрастает до 41 мг/мл (Zanetti 2004). Также, были зафиксированы такие значения концентрации в плазме, как 170 мг/мл при сепсисе и 41,600 мг/мл в слюне пациентов больных муковисцидозом (Aarbiou et al. 2002; Soong et al. 1997). Антимикробная активность α-дефензинов in vitro обычно возможна при концентрациях от 10 до 100 мг/мл, хотя их участие в лизисе опухолевых клеток происходит при более высоких концентрациях (Zanetti 2004). В инфицированных или иным образом поврежденных тканях ИЗП наиболее вероятно выделяются в более высокой концентрации, но их локальная концентрация все еще является предметом для исследований (Zanetti 2004). Некоторые ИЗП действуют при сепсисе как противовоспалительные соединения благодаря их ЛПС- и ЛТK-связывающей способности (Scott and Hancock 2000) и также, помимо способности к нейтрализации эндотоксинов, некоторые кателицидины оказывают прямое воздействие и снижают выработку TNF-α (Bals et al. 1999; Braff et al. 2007). Некоторые ИЗП инактивируются солевыми растворами, а у некоторых противомикробная активность снижена даже при концентрациях, присутствующих в физиологических жидкостях (Boman 2003; Yang et al. 2002). Внеклеточное выделение некоторых типов дефензинов приводит к выработке инактивных ИЗП, однако одновременная выработка кателицидина обеспечивает активную функциональную синергию ИЗП (Chen et al. 2005) Для нейтрализации микробов такие ИЗП могут также действовать в синергии с такими молекулами организма-хозяина как протеины, лизоцимы, а также, с традиционными антибиотиками (Scott and Hancock 2000). Некоторые ИЗП, помимо функционирования в качестве хемокинов и привлечения мигрирующих и циркуляторных клетки, ускоряют заживление ран через ангиогенез и эпителиальный рост (Zasloff 2002; Chertov et al. 2000; De Smet and Contreras 2005; De et al. 2000; Lee et al. 2009). Дефензины имеют хемотаксические свойства по отношению к моноцитам, и функционируют как «кортикостатины» вступая в двустороннее взаимодействие с рецептором адренокортикотропного гормона (Yang et al. 2007). Дефензины обладают способностью преобразовывать определенные сигнальные пути и клеточные функции путем эффективного ингибирования протеинкиназы C (Charp et al. 1988). Также предполагается участие β-дефензинов в процессе созревания спермы (Zhou et al. 2004a,b). |
писок литературы
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Похожие:
База данных защищена авторским правом ©MedZnate 2000-2016
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям