Рецепторы врожденного иммунитета. Передача сигнала.

Принципы иммунологического распознавания

 

1) Что такое иммунитет? Существуют ли примеры живых организмов без иммунитета?

Иммунитет (от латинского immunitas —освобождение, избавление,независимость, неподверженность) - Способность организма распознавать и удалять «чужое». А также ЗАПОМИНАТЬ такую встречу!

Иммунная система возникла в эволюции для защиты от инфекций, существует у всех живых

организмов (ВКЛЮЧАЯ БАКТЕРИИ и РАСТЕНИЯ).

 

2) Основные функции иммунной системы.

 

● Защита от инфекций

● Поддержание гомеостаза

 

3) Что такое вакцинация?

 

Введение антигенного материала (ослабленные штаммы микробов или вирусов, инактивированные микробы или вирусы, белки микроорганизмов) с целью вызвать иммунитет. (Сравнить:серотерапия-перенос сыворотки-плазма крови без фибриногена с антителами)

Вакцинация - формирование иммунологической памяти, обеспечивающей быстрое развитие специфической иммунной реакции, элиминирующей чужеродные агенты и защищающей организм от их патогенного действия.

Дженнер (1796г) - коровья оспа от оспы
Пастер (1885г) - вакцинация ослабленными агентами (бешенство)

 

4) Какие антибактериальные компоненты иммунной системы считали самыми важными сторонники клеточной и гуморальной теорий иммунитета?

 

Клеточная (Мечников) - все патогены уничтожаются клетками - фагоциты

Гуморальная (Бордэ, Эрлих) - все защитные факторы находятся в крови и других жидкостях организма - антитела, компоненты комплемента

 

5) Основные принципы иммунологического распознавания.

 

1. «Микробное чужое» - врожденный иммунитет. Обеспечивается клетками миелоидного ряда (макрофаги, нейтрофилы, ДК). Реакция происходит очень быстро. Нет памяти. Примеры: TLRs (TLR3 -dsRNA, TLR4 - LPS, TLR5 - flagellin), NLRs (N-ацетилглюкозамин, -ацетилмурамил), RLRs - вирусные PAMPs

2. «Отсутствие своего» (молекулярный пароль) – NK клетки, врожденный иммунитет (убивают «по умолчанию», но при выполнении некоторых дополнительных условий). При трансформации клетки или ее заражении вирусом нарушается баланс активирующих и ингибирующих сигналов.

3. «Чужое в контексте своего» - приобретенный (адаптивный) иммунитет. Рецепторы Т лимфоцитов. Клональность. Реакция требует недель. Есть память.

4. Распознавание антигена рецепторами В лимфоцитов – приобретенный иммунитет. Клональность. Реакция требует недель. Есть память.

 

Рецепторы врожденного иммунитета. Передача сигнала.

 

1) Какой рецептор отвечает за распознавание липополисахарида в клеточной стенке грам-негативных бактерий?Как происходит это распознавание?

TLR4 (это гомодимер в комплексе с двумя молекулами MD2-это адаптеры,вспомогательные белки для распознавания липополисахарида)

Распознавание по механизму врожденного иммунитета без помощи растворимых адаптерных рецепторов ( отл. от Толл-пути) - IMD-пути.Присоединение лиганда (липополисахарида) - изменение конформации рецептора - передача сигнала по адаптерным молекулам -запуск киназ - высвобождение транскрипционного фактора (NF-kB, IRF) - активация генов противовоспалительных цитокинов ( ФНО (фактор некроза опухоли) и ИЛ-1(интерлейкин), + еще дефензин)

 

Более подробно Ярилин: Для распознавания ЛПС прежде всего требуется его высвобождение из клеточной стенки бак-

терии, после чего он образует комплекс с сывороточным фактором LBP

(LPS-binding complеx — ЛПС-связывающий комплекс). LBP обладает сродс-

твом к мембранной молекуле CD14, что обеспечивает взаимодействие с ней

комплекса ЛПС–LBP. Затем этот комплекс (уже прикрепленный к мембране

через липид А, входящий в состав ЛПС) связывается с внутренней (гид-

рофобной) поверхностью молекулы MD2, своей наружной поверхностью

взаимодействующей с внутренней поверхностью «подковы» TLR-4 (т.е. фак-

тически TLR-4 распознает не ЛПС, а MD2).

 

 

2) Какой белок и рецептором какого семейства распознается в составе бактериальных жгутиков?

В составе жгутиков распознается белок флагеллин рецептором семейства TLR (Toll-like receptors). TLR5 если что.

 

3) Какие лиганды распознают эндосомальные Toll рецепторы?

 

● Нуклеиновые кислоты

○ одноцепочечная РНК - TLR7, TLR8

○ двухцепочечная РНК - TLR3

○ CpG ДНК - TLR9

 

● LPS (так как есть TLR4)

 

 

 

4) Сколько примерно существует цитокинов?Что такое цитокины? На основании чего их классифицируют? Приведите примеры.

Цитокины - секретируемые* полипептиды, участвующие в передаче сигналов между клетками.

*- могут и на мембране оставаться.

● Действуют локально (паракринно или аутокринно), во многом аналогичны гормонам (действующим дистально). -гормону роста.

● Могут продуцироваться многими видами клеток, в т.ч. после иммунного распознавания.

● Действуют через высокоаффинные рецепторы

● Участвуют в регуляции гемопоэза, воспаления и ветвей иммунитета.

Сигналы: пролиферация и тд (IL-2, -4, M-CSF), апоптоз и тд (

TNF), миграция (IL-1, -8), гемопоэз (IL-6, -7, -12, Epo)

 

Цитокинов порядка 100. Их классифицируют по рецепторам и передаваемому сигналу.

Пример можно выбрать из этого:

1. EGF, PDGF, VEGF, M-CSF, SCF (stem cell)– их рецепторы внутри клетки содержат «встроенные» тирозиновые киназы-> МАРК каскады.
2. TGF-beta (1-3) (трансформирующий фактор роста бета) – димер димеров, «встроенные» серин-треониновые киназы-> SMAD-coSMAD транскр.факторы, которые другими семействами не используются.
3. Гемопоэтины (кроме M-CSF, SCF) и большинство интерлейкинов (кроме IL1, 8, 17, 18, 33) -> JAK-STAT Pathway
4. Интерфероны и IL10- немного другая конфигурация рецепторов ->JAK-STAT
5. Семейство IL1 (IL1a,b, IL1RA, IL18, IL33) – адаптерные молекулы MyD88 (как в TLR), TRAF, IRAK->NFkB (классическая версия)
6. Семейство TNF (2 подсемейства) адаптерные молекулы TRAF, RIP(киназа)-> NFkB (классический и альтернативный) + сигнал инструктивного апоптоза через FADD, TRADD, каспазы 8/10.

 

Альтернативная классификация: последние годы в связи с идентификацией большого числа новых цитоки-

нов, иногда родственных ранее описанным, и образующих с ними единые груп-

пы, стали широко использовать классификацию, основанную на принадлеж-

ности цитокинов к структурно-функциональным семействам (табл. 2.28 Ярилин).

 

5) В чем особенность рецепторов хемокинов по сравнению с другими цитокинами?

 

Рецепторы хемокинов - 7 раз пронизывающие мембрану белки (GPCR = G-protein coupled receptor). Родопсиноподобное семейство

6) Что общего между семействами Toll рецепторов и рецепторов ИЛ1/18?

 

Наличие TIR домена и одинаковых адаптерных молекул (MyD88 и др). Сами каскады очень похожи

 

7) Какое биохимическое событие непосредственно предшествует транслокации NF-kB в ядро клетки?

 

IkB фосфорилируется киназой. Это ингибитор NF-kB, который закрывает его сигнал ядерной локализации. После фосфорилирования, ингибитор деградирует, а ТФ высвобождается. То есть IkB не дает ТФ попасть в ядро

8) Из каких компонентов состоят, чем активируются и какие события запускают инфламмасомы?

Инфламмосомы - специальные комплексы, собирающиеся за счет гомотипического взаимодействия PYD доменов в ответ на различные агенты (бактерии, вирусы, токсины, DAMPs). В создании инфламмосомы принимают участие активированные чужеродными веществами в цитоплазме NLR (это внутриклеточный рецептор в цитоплазме с обязательным доменом NACHT - нужен для сборки белковых комплексов. Есть еще CARD-домен, напрямую рекруитирующий киназу). Эти рецепторы собираются в кучу сразу много. После их активации в цитоплазме может собираться инфламмосома за счет взаимодействия PYD доменов, за CARD домен рекруитируется в этот комплекс прокаспаза-1. Близость прокаспаз-1 располагает к их взаимной активации: они режут друг друга до каспаз-1. Каспаза-1 самоактивируется и становится активной протеазой, а ее мишенью являются неактивные предшественники двух важных цитокинов – ИЛ-1 (точнее, ИЛ-1бета) и ИЛ-18. Каспаза-1 не участвует в запуске апоптоза, ее уникальная и специализированная роль - в активации провоспалительных цитокинов в ответ на активацию рецепторов врожденного иммунитета. Еще она запускает пироптоз.

Активация инфламмосомы - под действием разных внутренних и внешних факторов, они на картинке справа

 

 

9) Известные принципы врожденного распознавания вирусов.

 

1. В отличие от бактерий, у вирусов нет собственных метаболических путей, они реплицируются в клетке хозяина

2. Вирусная нуклеиновая кислота внутри клетки едва ли может быть “паттерном” чужого. Нужен дополнительный критерий - локализация. TLR 3,7,8,9 распознают вирусы не на клеточной мембране, а на мембране эндосомы - везикуле, в которую попадает вирус

3. RLR узнают одноцепочечную РНК (RIG-I) или двухцепочечную РНК (MDA5) в цитоплазмеaqqqqqqqwszx

4. RLR (в цитоплазме) распознают некэпированный 5’-конец РНК вируса, который по структуре отличается от хозяйской мРНК

5. Конечным результатом является активация системы интерферонов первого типа

10) Какие клетки являются главным связующим компонентом между системами врожденного и адаптивного иммунитета? В чем заключается их функция?

Это дендритные клетки. Приносит сигнал от места воспаления в лимфатический узел, где взаимодействует с Т-лимфоцитами, , представляя им “чужое в контексте своего” – фрагмент антигена – с дополнительным костимуляторным сигналом, специальной молекулой, которая сообщает: «здесь произошла активация врожденного иммунитета» это позволяет избежать ложных срабатываний, плюс дополнительные белки цитокины, которые выполняют тонкую настройку T-клеточных реакций.

Дендритная клетка является антигенпрезентирующей. Она предоставляет фрагменты фагоцитированного антигена в составе своего MHC II. Активирует наивные CD4 Т-клетки, чтобы они стали эффекторными. Эффекторные CD4 затем активируют макрофаги, чтобы они съели патоген.

11) На примере любых семейств цитокинов проиллюстрируйте и объясните основные принципы внутриклеточной передачи сигнала.

Например, интерфероны. Цитокин взаимодействует с рецептором, изменяя его конформацию. JAK-киназы на внутренней части рецептора фосфорилируют друг друга. Создана платформа для STAT- транскрипционного фактора. STAT садится на эту платформу и фосфорилируется. Образуется димер, ТФ теперь активирован и готов включать гены в ядре.

Индукция сигнала начинается с аутокаталитического фосфорилирова-

ния связанных с рецептором Jak-киназ, запускаемого конформационными

измененями рецептора, которые происходят в результате его взаимодейст-

вия с цитокином. Активированные Jak-киназы фосфорилируют цито-

плазматические факторы STAT (Signal transducers and activators of transcription),

присутствующие в цитоплазме в неактивной мономерной форме

Фосфорилированные мономеры приобретают сродство друг к другу и диме-

ризуются. Димеры STAT перемещаются в ядро и выс тупают в качест-

ве транскрипционных факторов, связываясь с промоторными участками

генов-мишеней (рис. 2.52). При действии провоспалительных цитокинов

активируются гены молекул адгезии, самих цитокинов, ферментов окисли-

тельного метаболизма и др. При действии факторов, вызывающих пролифе-

рацию клеток, происходит индукция генов, ответственных за прохождение

клеточного цикла и т.д.

Выделяют 6 разновидностей факторов STAT. В передаче сигналов от раз-

ных цитокинов принимают участие разные молекулы STAT. Так, в ответе

на цитокины, рецепторы которых содержат γ(с)-цепь, связанную с киназой

Jak3, участвуют факторы STAT5а и STAT5b. В передаче сигнала при дейст-

вии цитокинов семейства IL-6 участвует фактор STAT3, IFNγ — STAT1,

IL-12 — STАT4, IL-4 — STAT6 и т.д.