Імунна відповідь епітелію кишечника на бактерії та шляхи активації апоптозу

На початку процесу розпізнавання бактерій епітеліальними клітинами протягом декількох хвилин активуються NFkB, МАРК і IRF3. Поява в ядрі ДНК-зв`язуючих факторів транскрипції призводить до нової транкріпціі ряду ефекторних молекул. Дослідження, що проводяться за допомогою технології великомасштабного профілювання експресії генів, дозволяють виявити транскрипцію антибактеріальних пептидів, цитокінів, молекул адгезії, хемотаксических месенджерів, антиапоптозних протеїнів і метаболічних ензимів, які беруть участь у знищенні бактерій і загоєнні ран.

Майже всі промотори запальних ефекторних генів мають необхідні для активації NFKB-зв`язуючі локуси. Крім того, ефектори, задіяні на ранніх фазах запалення, часто мають промоторсвязивающіе локуси для МАРК-активованих факторів транскрипції (cJun, CREB / ATF). Спочатку ці фактори транскрипції підвищують експресію нейтрофіл-специфічних хемокинов і молекул адгезії лейкоцитів. Нейтрофільна інфільтрація призводить до класичних гістологічних змін, характерних для гострого запалення.

Ефектори вторинної фази часто виявляють IRF-зв`язуючі локуси на своїх промоторах. Ці Ефектори індукують появу хемокинов, факторів росту і молекул адгезії (молекула міжклітинної адгезії 1, білок хемоаттрактанта моноцитів 1), необхідних для залучення до процесу моноцитів.

Все це призводить до гістологічних змін у вигляді лимфоцитарной інфільтрації і освіти гранульоми. Цілком ймовірно, що cJun, CREB / ATF і IRF-протеїни діють в комбінації з NFkB на відповідному промоторі для отримання оптимального результату транскрипції. У підсумку поява фагоцитів (іноді супроводжуване участю імунорегуляторних і фагоцитарних макрофагів і імунокомпетентних лімфоцитів) веде до знищення «проблемних» мікроорганізмів і ініціює адаптивний імунітет.

Вчені тільки починають розуміти механізми специфічності імунної відповіді. Методики транскрипційного профілювання дозволяють припустити, що бактеріальні ліганди (ЛПС і ПГН) грають роль посередників у відповіді, оптимальному для антибактеріальної активності.

Схема шляхів NFkB, МАРК і IRF
Шляхи взаємодіючих протеїнів позначені стрілками. Зліва вказані функціональні класи ферментів.
ATF - трансмембранний фактортранскріпціі;
IкВ - інгібітор каппа В;
IкК - IкВ-кіназа;
IRAK - кіназа, асоційована з рецептором IL-1;
IRF - фактор транскрипції, индуцирующий інтерфероновий відповідь;
Мамри - асоційовані з мікроорганізмами молекулярні патерни;
МАРК - мітоген-активована протеинкиназа;
Маркку - киназа МАРК;
МАРККК - кіназа кінази МАРК;
NFkB - нуклеарний фактор каппа В;
TLR - Toll-подібні рецептори;
TRAF6 - асоційований з TNF фактор 6.

вірусні сигнали (ДцРНК), перетворені за допомогою TLR3 і TLR7, витягають гени з антивірусною активністю. «Підгонка» специфічного транскрипційного відповіді від певних TLR-сигналів може бути доповнена адаптерні молекулами, взаємодіючими з TIR-доменом окремих підгруп TLR. Необхідно також пам`ятати, що при інфекціях in vivo конкретний мікроорганізм «пропонує» кілька Мамри клітці господаря. Кишкова мікрофлора має як грамнегативних (ЛПС TLR4), так і грампозитивних (ПГН TLR2) представників. Багато з них відносяться до жгутиковим (TLR5), і все, ймовірно, мають CpG-ДНК (TLR9).

Ці компоненти, як припускають, вивільняються при загибелі організму. Більш того, в процесі запальної реакції відбувається підвищення експресії ендогенних прозапальних медіаторів, таких як IL-1 або TNF, що активує складні вторинні патерни генної експресії.

Оскільки патогени і інші стресу фактори активують вроджені прозапальні шляху (наприклад, NFkB), задіяні в процесі клітинного запалення, вони одночасно стимулюють проапоптозние шляху (опосередковані каспазами), імовірно призводять до елімінації інфікованої або необоротно пошкодженої клітини. Апоптоз має характерні морфологічні ознаки і генетично контрольований вроджений механізм, за допомогою якого конкретні клітини можуть самознищуватися, максимально зберігаючи при цьому навколишні їх клітини.

Апоптоз здійснюється за допомогою цілого арсеналу ефекторних цистеїн-аспартат-специфічних протеаз (каспаз), Які в активному стані здійснюють обмежений протеоліз безлічі структурних і регуляторних протеїнів, таким чином ефективно і нешкідливо (для оточуючих тканин) «демонтуючи» клітку і визначаючи характерні для апоптозу морфологічні зміни. Цей процес ретельно регулюється. Ефекторні каспаз існують в неактивній формі зимогена до запуску каскаду протилежно діючих ініціюють каспаз. Активація каспаз може відбуватися декількома шляхами.

У разі внутрішнього шляху ряд клітинних стресових факторів (метаболічний стрес, руйнування ДНК, припинення дії факторів росту або гормонів) призводить до проникнення мітохондріального цитохрома-з в цитозоль. Даний процес контролюється балансом між про- і антиапоптозних членами сімейства Всl-2. Ці протеїни можуть гетеродімерізоваться один з одним, і, як вважають, відносний надлишок проапоптозних членів (в порівнянні з антиапоптозних) дозволяє утворювати мітохондрій-ально «пору», через яку виходить цитохром-с.

Присутність цитохрому-з в цитоплазмі визначає освіту складної структури, званої апоптосомой, яка необхідна для активації ініціації каспаз-9 і наступних ефекторних каспаз. У разі зовнішнього шляху позаклітинні події, що зв`язують ліганди, призводять до активації комплексів рецепторів загибелі клітин. Як правило, це члени сімейства TNF-рецепторів (TNF-R, FAS, TRAIL і т.д.), які опосередковують збірку протеїнів, які несуть мотив домену смерті.

Схема взаємодії прозапальних і проапоптозних шляхів
Активують взаємодії позначені стрілками, ингибирующие - лініями з обмеженням.
NFkB - нуклеарний фактор каппа В.

Одним з них є TRADD (Пов`язаний з TNF-рецептором протеїн домену смерті), який гомотіпіческі взаємодіє зі вторинними адаптерні протеїнами, також містять домен смерті (наприклад, із зв`язаним з Fas протеїном домену смерті). TRADD містить еффекторний домен смерті (DED), який, в свою чергу, взаємодіє з протеїнами, що несуть DED, наприклад з прокаспазой-8. Збірка прокаспази-8, як вважають, веде до аутокаталітіческой активації каспаз-8 (згідно «моделі індукованої близькості») і подальшого розпаду нижчих ефекторних каспаз.

Завдяки нещодавно проведеним дослідженням стало відомо, що TLR і NOD-протеїни можуть активувати зовнішній шлях апоптозу і використовувати більшу частину тієї ж сигнальної схеми. Ці відкриття поклали початок виникненню парадигми, суть якої полягає в тому, що, коли клітина стикається з будь-яким потенційно руйнівним для неї впливом (мікробним або фізичного характеру, як, наприклад, гіпоксія), одночасно активуються прозапальні і проапоптозние шляху. Важливо встановлення до теперішнього часу того факту, що активація NFkB (і Маркку) являє собою шлях виживання клітини. Дослідження, проведені на генетичних моделях у мишей, підтвердили ключову роль NFkB в процесі антиапоптозних контролю.

Мутантні миші, втратили субодиницю р65 NFkB, гинуть внутрішньоутробно через масивного апоптозу в тканинах печінки. У породи мишей, що мають тільки нульові аллели IkKb в енте-РОЦИТ кишечника, в нормі не виявляються які-небудь аномалії, але в умовах системного стресу (транзиторною ішемії кишечника) відзначається масивний апоптоз ентероцитів. Фармакологічна інгібування NFkB, потенційного проапоптозние стимулюючого фактора, використовують в якості хіміотерапевтичного впливу. Чому ж активація NFkB необхідна для виживання клітини?

Крім індукування NFkB прозапальних медіаторів його активація одночасно викликає індукцію анти-апоптозних ефекторних протеїнів (наприклад, членів сімейства Al, cFLIP, Bcl, а також інгібіторів білків апоптозу), які потрібні для блокування апоптозного сигналу на багатьох контрольних етапах процесу і переривання активації каспаз. В таких умовах апоптоз зупиняється і йде процес клітинного запалення.

З іншого боку, в разі ослаблення провоспалительного сигналу під впливом певних стресових факторів активація каспаз може мати перевагу: активовані каспаз можуть діяти за принципом негативного зворотного зв`язку на шляху виживання, руйнуючи сигнальних посередників запалення. У цих умовах відбувається апоптоз схильних до стресу клітин, які саморуйнується (без лізису), знищуючи чужорідні бактерії і не викликаючи вторинної запальної реакції.

численні мікробні і вірусні патогени виділяють білки-ефектори, що пригнічують активацію шляхів NFkB і МАРК. Саме так діє механізм імуносупресії і індукції апоптозу в регуляторних клітинах. У контексті клітинного стресу зазначені дані змушують бути обережними при призначенні протизапальних препаратів.

Шляхи активації апоптозу
Активують взаємодії позначені стрілками, ингибирующие - лініями з обмеженням.
DD - домен смерті;
DED - еффекторний домен смерті;
FADD - пов`язаний з Fas протеїн домену смерті;
IкК-IкВ-кіназа;
IAP - інгібітори білків апоптозу;
IRAK - кіназа, асоційована з рецептором IL-1;
Мамри - асоційовані з мікроорганізмами молекулярні патерни;
NFkB - нуклеарний фактор каппа В;
TLR - Toll-подібні рецептори;
TRADD - пов`язаний з TNF-рецептором протеїн домену смерті;
TRAF6 - асоційований з TNF фактор 6.


Поділитися в соц мережах:
Увага, тільки сьогодні!
Cхоже