В липоарабиноманнане
Липоарабиноманнан , также называемый LAM, представляет собой гликолипид и фактор вирулентности , связанный с микобактериями туберкулеза , бактериями, ответственными за туберкулез . Его основная функция – инактивировать макрофаги и удалять окислительные радикалы .
Инактивация макрофагов позволяет распространить микобактерии в другие части тела. Уничтожение окислительных радикалов позволяет бактериям выжить, поскольку окислительные свободные радикалы являются важным механизмом, с помощью которого наш организм пытается избавиться от инфекции.
Фон
[ редактировать ]Липоарабиноманнан является липогликаном и основным фактором вирулентности бактерий рода Mycobacterium. Считается, что он не только является основным компонентом клеточной стенки, но и является модулином с иммунорегуляторным и противовоспалительным действием. Это позволяет бактерии поддерживать выживание в человеческом резервуаре, подрывая резистентность хозяина и приобретенные иммунные реакции. [ 1 ] Эти механизмы включают ингибирование пролиферации Т-клеток и микробицидной активности макрофагов за счет снижения ответа IFN-γ . [ 2 ] Считается, что дополнительные функции липоарабиноманнана включают нейтрализацию цитотоксических свободных радикалов кислорода, вырабатываемых макрофагами, ингибирование протеинкиназы C и индукцию генов раннего ответа. [ 3 ]
Структура
[ редактировать ]Липоарабиноманнан синтезируется путем добавления остатков маннозы к фосфоинозитолу с помощью ряда маннозилтрансфераз с образованием PIM и липоманнана (LM). [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] Затем PIM и LM гликозилируются арабинаном с образованием LAM. [ 7 ] Известно, что LAM имеет три основных структурных домена. К ним относятся гликозилфосфатидиловый якорь, который прикрепляет молекулу к клеточной стенке, ядро D-маннана, служащее углеводным скелетом, и концевой D-арабинан, также составляющий углеводный скелет. [ 7 ] Многие арабинофуранозильные боковые цепи отходят от маннозного ядра. [ 8 ] Именно ковалентные модификации этого терминального D-арабинана создают различные структуры LAM со своими уникальными функциями, обеспечивающими выживание бактерий внутри хозяина. Наличие и структура кэпирования позволяют разделить молекулы LAM на три основных класса.
МанЛАМ
[ редактировать ]Маннозилированные LAM (ManLAM) характеризуются наличием маннозильных кэпов на концевом D-арабинане. Эти типы LAM чаще всего встречаются у более патогенных видов микобактерий, таких как M.tuberculosis, M.leprae и M.bovis. Было показано, что ManLAM является противовоспалительной молекулой, которая ингибирует выработку TNF-α и IL-12 дендритными клетками человека и макрофагами человека in vitro, а также модулирует апоптоз макрофагов, индуцированный M. Tuberculosis, посредством связывания с маннозными рецепторами макрофагов хозяина. [ 1 ] [ 9 ] Это особенно важно для дезактивации макрофагов хозяина, чтобы позволить бактериям выживать и размножаться внутри них. [ 2 ]
Предлагаемые механизмы
[ редактировать ]Существует множество предлагаемых механизмов, лежащих в основе функции ManLAM. Активации пути PI3K достаточно, чтобы инициировать фосфорилирование Bad члена семейства Bcl-2 с помощью ManLAM. ManLAM способен активировать серин/треониновую киназу Akt посредством фосфорилирования, которая затем способна фосфорилировать Bad. Дефосфорилированный Bad служит проапоптотическим белком, и его активация обеспечивает выживание клеток. Это демонстрирует один механизм, связанный с вирулентностью, с помощью которого бактерии способны активировать сигнальные пути для контроля апоптоза клеток-хозяев. [ 8 ]
ManLAM может также напрямую активировать SHP-1 , фосфотирозинфосфатазу, которая, как известно, участвует в терминации сигналов активации. SHP-1 отрицательно регулирует пути, связанные с действием IFN-γ и инсулина. LAM может регулировать SHP-1 с помощью множества механизмов, включая прямое взаимодействие, фосфорилирование и субклеточную локализацию. После активации SHP-1 перемещается из цитозоля в мембрану. Активируя фосфатазу, LAM может ингибировать индуцированное LPS и IFN-γ фосфорилирование тирозина в моноцитах. Это снижает выработку TNF-α, молекулы, необходимой для формирования гранулем против M.tuberculosis и важной для защиты макрофагов от бактерий посредством выработки оксида азота. Активация LAM SHP-1 также деактивирует IL-12. IL-12 важен для врожденной устойчивости к инфекциям M. Tuberculosis. Он активирует естественные клетки-киллеры, которые производят IFN-γ для активации макрофагов. Нарушая функцию этих двух молекул за счет активации SHP-1, ManLAM может способствовать внутриклеточному выживанию. [ 2 ]
Другие модели предполагают, что ManLAM оказывает иммуносупрессивное действие посредством подавления LPS-индуцированной выработки белка IL-12 p40. Считается, что ManLAM ингибирует взаимодействие киназы, ассоциированной с рецептором IL-1 (IRAK)-TRAF6, фосфорилирование IκB-α и ядерную транслокацию c-Rel и p50, что приводит к снижению продукции IL-12 p40. [ 10 ]
ТАБЛЕТКА
[ редактировать ]LAMS, покрытые фосфоинозитолом, обычно обнаруживаются у непатогенных видов, включая M. smegmatis . В отличие от ManLAM, PILAM обладают провоспалительным действием. CD14 , рецептор распознавания, присутствующий на макрофагах, связанный с toll-подобным рецептором 2 (TLR2), описан как рецептор для PILAM. [ 11 ] Связывание PILAM с рецептором вызывает активацию внутриклеточного сигнального каскада, который активирует факторы транскрипции, инициирующие транскрипцию генов провоспалительных цитокинов. Это может привести к активации TNF-α, IL-8 и IL-12 и апоптозу макрофагов. [ 1 ] [ 12 ]
Аралам (Челам)
[ редактировать ]Некоторые виды быстрорастущих бактерий, такие как M. chelonae и лабораторные штаммы (H37Ra), содержат LAM, в которых отсутствуют как маннозные, так и фосфоинозитальные кэпы. [ 1 ] Эта форма LAM характеризуется наличием 1,3-маннозильной боковой цепи вместо 1,2, обычно встречающейся у других видов микобактерий. [ 12 ] Эти формы считаются более эффективными, чем ManLAM с маннозой, в индуцировании функций, связанных с активацией макрофагов. [ 9 ] Помимо стимуляции ранних генов, таких как c-fos , KC и JE, AraLAM индуцирует транскрипцию мРНК цитокинов (таких как TNF-α, IL 1-α, IL 1-β, IL-6, IL-8). и IL-10), которые обычно продуцируются макрофагами. [ 2 ] [ 9 ] Протоонкогены c-fos и c-myc участвуют в регуляции транскрипции генов, а JE и KC являются пептидными цитокинами, которые служат специфическими хемоаттрактантами для нейтрофилов и моноцитов. [ 13 ] Активация TNF-α создает патологические проявления заболевания, такие как некроз тканей, повреждение нервов и защитный иммунитет. [ 14 ] О-ацильные группы арабиноманнанового фрагмента могут быть ответственны за активность, индуцирующую ФНО, которая вызывает такие симптомы туберкулеза, как лихорадка, потеря веса и некроз. [ 15 ] Однако присутствие ManLAM снижает активность AraLAM, подавляя иммунный ответ. [ 9 ]
Диагностика туберкулеза на месте
[ редактировать ]Fujifilm SILVAMP TB LAM на основе LAM — это тест мочи , в котором используется технология амплификации галогенидом серебра . [ 16 ] До 60% людей с ВИЧ не могут сдать образец мокроты, что приводит к задержке диагностики туберкулеза у этих пациентов, что часто оказывается смертельным. [ 17 ] Фонд инновационной диагностики (FIND) и Fujifilm разработали тест, который особенно полезен в странах с низким уровнем дохода, где бремя ВИЧ и туберкулеза является самым высоким. Это занимает час, не требует электричества и требует ограниченной подготовки медицинских работников. [ 18 ] Исследование с участием 968 ВИЧ-инфицированных стационарных пациентов показало, что чувствительность теста Fujifilm SILVAMP TB LAM на 28,1% выше, чем у Alere Definit TB LAM Ag, а тест Fujifilm SILVAMP TB LAM позволяет диагностировать активный туберкулез у 65% пациентов в течение 24 часов. [ 19 ] Мета-анализ с участием 1595 стационарных и амбулаторных пациентов показал чувствительность Fujifilm SILVAMP TB LAM 70,7% и специфичность 90,9% для диагностики туберкулеза у людей, живущих с ВИЧ. Кроме того, FujiLAM показал хорошую чувствительность для выявления внелегочного туберкулеза (ВЛТБ) в диапазоне от 47 до 94% для различных форм ВЛТБ. [ 20 ] и могли бы быстро диагностировать туберкулез у 89% ВИЧ-положительных стационарных пациентов, умерших в течение 12 недель. [ 21 ] Тест показал высокую положительную прогностическую ценность (95,2%) у ВИЧ-отрицательных амбулаторных пациентов и потенциально может улучшить быструю диагностику туберкулеза на основе мочи среди населения в целом в местах оказания медицинской помощи. [ 22 ] На подходе крупные проспективные исследования. [ 23 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д Герардель И., Маес Э., Брикен В., Шират Ф., Лерой И., Лохт С. и др. (сентябрь 2003 г.). «Липоманнан и липоарабиноманнан из клинического изолята Mycobacterium kansasii: новые структурные особенности и свойства, индуцирующие апоптоз» . Журнал биологической химии . 278 (38): 36637–51. дои : 10.1074/jbc.M305427200 . ПМИД 12829695 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Кнутсон К.Л., Хмама З., Эррера-Велит П., Рочфорд Р., Райнер Н.Е. (январь 1998 г.). «Липоарабиноманнан микобактерий туберкулеза способствует дефосфорилированию тирозина белка и ингибированию митоген-активируемой протеинкиназы в мононуклеарных фагоцитах человека. Роль гомологии Src 2, содержащей тирозинфосфатазу 1» . Журнал биологической химии . 273 (1): 645–52. дои : 10.1074/jbc.273.1.645 . ПМИД 9417127 .
- ^ Чан Дж., Фан XD, Хантер С.В., Бреннан П.Дж., Блум Б.Р. (май 1991 г.). «Липоарабиноманнан, возможный фактор вирулентности, участвующий в персистенции микобактерий туберкулеза внутри макрофагов» . Инфекция и иммунитет . 59 (5): 1755–61. дои : 10.1128/IAI.59.5.1755-1761.1991 . ПМК 257912 . ПМИД 1850379 .
- ^ Кордулакова Дж., Гиллерон М., Микусова К., Пьюзо Дж., Бреннан П.Дж., Жикель Б., Джексон М. (август 2002 г.). «Определение первой стадии маннозилирования в синтезе фосфатидилинозитолманнозида. PimA необходим для роста микобактерий» . Журнал биологической химии . 277 (35): 31335–44. дои : 10.1074/jbc.m204060200 . ПМИД 12068013 .
- ^ Леа-Смит DJ, Мартин К.Л., Пайк Дж.С., Талл Д., МакКонвилл М.Дж., Коппел Р.Л., Креллин П.К. (март 2008 г.). «Анализ новой маннозилтрансферазы, необходимой для синтеза фосфатидилинозитолманнозидов и липоарбиноманнана, выявил два пула липоманнанов у коринебактерий» . Журнал биологической химии . 283 (11): 6773–82. дои : 10.1074/jbc.m707139200 . ПМИД 18178556 .
- ^ Морита Ю.С., Сена CB, Уоллер Р.Ф., Курокава К., Серни М.Ф., Накатани Ф. и др. (сентябрь 2006 г.). «PimE представляет собой полипренол-фосфат-маннозозависимую маннозилтрансферазу, которая переносит пятую маннозу фосфатидилинозитолманнозида в микобактериях» . Журнал биологической химии . 281 (35): 25143–55. дои : 10.1074/jbc.m604214200 . ПМИД 16803893 .
- ^ Перейти обратно: а б Герардель Ю., Мэйс Э., Эласс Э., Лерой Ю., Тиммерман П., Бесра Г.С. и др. (август 2002 г.). «Структурное исследование липоманнана и липоарабиноманнана из Mycobacterium chelonae. Наличие необычных компонентов с боковыми цепями альфа-1,3-маннопиранозы» . Журнал биологической химии . 277 (34): 30635–48. дои : 10.1074/jbc.M204398200 . ПМИД 12063260 .
- ^ Перейти обратно: а б Маити Д., Бхаттачария А., Басу Дж. (январь 2001 г.). «Липоарабиноманнан из Mycobacterium Tuberculosis способствует выживанию макрофагов путем фосфорилирования Bad через путь фосфатидилинозитол-3-киназы/Akt» . Журнал биологической химии . 276 (1): 329–33. дои : 10.1074/jbc.M002650200 . ПМИД 11020382 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Жилерон М., Химуди Н., Адам О., Констант П., Венисс А., Ривьер М., Пьюзо Дж. (январь 1997 г.). «Фосфоинозитолы-глицероарабиноманнаны Mycobacterium smegmatis. Структура и локализация щелочелабильных и щелочеустойчивых фосфоинозитидов» . Журнал биологической химии . 272 (1): 117–24. дои : 10.1074/jbc.272.1.117 . ПМИД 8995236 .
- ^ Патхак С.К., Басу С., Бхаттачарья А., Патхак С., Кунду М., Басу Дж. (декабрь 2005 г.). «Индукция IRAK-M, опосредованная липоарабиноманнаном микобактерии туберкулеза, отрицательно регулирует продукцию интерлейкина-12 p40, зависимую от Toll-подобного рецептора, в макрофагах» . Журнал биологической химии . 280 (52): 42794–800. дои : 10.1074/jbc.M506471200 . ПМИД 16263713 .
- ^ Ю В., Сопрана Э., Косентино Г., Вольта М., Лихенштейн Х.С., Виале Г., Верчелли Д. (октябрь 1998 г.). «Растворимый CD14 (1-152) обеспечивает чувствительность как к липоарабиноманнану, так и к липополисахариду в новом биоанализе клеток HL-60». Журнал иммунологии . 161 (8): 4244–51. ПМИД 9780199 .
- ^ Перейти обратно: а б Виньяль С., Герардель И., Кремер Л., Массон М., Легран Д., Мазурье Дж., Эласс Э. (август 2003 г.). «Липоманнаны, но не липоарабиноманнаны, очищенные от Mycobacterium chelonae и Mycobacterium kansasii, индуцируют секрецию TNF-альфа и IL-8 посредством механизма, зависимого от CD14-toll-подобного рецептора 2» . Журнал иммунологии . 171 (4): 2014–23. doi : 10.4049/jimmunol.171.4.2014 . ПМИД 12902506 .
- ^ Роуч Т.И., Бартон CH, Чаттерджи Д., Блэквелл Дж.М. (март 1993 г.). «Активация макрофагов: липоарабиноманнан из авирулентных и вирулентных штаммов микобактерий туберкулеза дифференциально индуцирует ранние гены c-fos, KC, JE и фактор некроза опухоли-альфа». Журнал иммунологии . 150 (5): 1886–96. ПМИД 8436823 .
- ^ Барнс П.Ф., Чаттерджи Д., Бреннан П.Дж., Ри Т.Х., Модлин Р.Л. (апрель 1992 г.). «Продуцирование фактора некроза опухоли у больных лепрой» . Инфекция и иммунитет . 60 (4): 1441–6. дои : 10.1128/IAI.60.4.1441-1446.1992 . ПМК 257016 . ПМИД 1548069 .
- ^ Морено С., Таверн Дж., Мелерт А., Бэйт К.А., Брили Р.Дж., Мигер А. и др. (май 1989 г.). «Липоарабиноманнан из микобактерии туберкулеза индуцирует выработку фактора некроза опухоли человеческими и мышиными макрофагами» . Клиническая и экспериментальная иммунология . 76 (2): 240–5. ПМК 1541837 . ПМИД 2503277 .
- ^ «Fujifilm и FIND* подписывают контракт на разработку высокочувствительного набора для быстрой диагностики туберкулеза для развивающихся стран» . Корпорация Фуджифильм. Архивировано из оригинала 20 декабря 2018 года.
- ^ «Историческая декларация ООН по туберкулезу «не соответствует действительности», говорят активисты» . Здоровье24 . 27 сентября 2018 г.
- ^ «Процедура тестирования Fujifilm SILVAMP TB LAM» . Ютуб
- ^ Брогер Т., Соссен Б., Дю Туа Э., Керхофф А.Д., Шютц С., Иванова Рейпольд Е. и др. (август 2019 г.). «Новый тест на туберкулез липоарабиноманнана для людей с ВИЧ: исследование точности диагностики» . «Ланцет». Инфекционные болезни . 19 (8): 852–861. дои : 10.1016/s1473-3099(19)30001-5 . ПМЦ 6656794 . ПМИД 31155318 .
- ^ Керкхофф А.Д., Соссен Б., Шютц С., Рейпольд Э.И., Троллип А., Моро Е. и др. (февраль 2020 г.). «Диагностическая чувствительность анализа мочи SILVAMP TB-LAM (FujiLAM) на месте оказания медицинской помощи при внелегочном туберкулезе у людей, живущих с ВИЧ» . Европейский респираторный журнал . 55 (2): 1901259. doi : 10.1183/13993003.01259-2019 . ПМК 7002975 . ПМИД 31699835 .
- ^ Соссен Б., Брогер Т., Керкхофф А.Д., Шютц С., Троллип А., Моро Е. и др. (январь 2020 г.). « Экспресс-тест мочи на туберкулез SILVAMP TB LAM предсказывает смертность среди госпитализированных пациентов с ВИЧ в Южной Африке» . Клинические инфекционные болезни . 71 (8): 1973–1976. дои : 10.1093/cid/ciaa024 . ПМК 8240995 . ПМИД 31917832 .
- ^ Брогер Т., Никол М., Сигал Г., Готуццо Э., Циммер А.Дж., Серти С. и др. (июль 2020 г.). «Диагностическая точность трех анализов мочи на липоарабиноманнан на туберкулез у ВИЧ-отрицательных амбулаторных пациентов» . Журнал клинических исследований . 130 (11): 5756–5764. дои : 10.1172/JCI140461 . ПМЦ 7598043 . ПМИД 32692731 .
- ^ Номер клинического исследования NCT04089423 «Проспективное оценочное исследование FujiLAM» на сайте ClinicalTrials.gov.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Сибли Л.Д., Адамс Л.Б., Краэнбул Дж.Л. (апрель 1990 г.). «Ингибирование опосредованной гамма-интерфероном активации в макрофагах мышей, обработанных липоарабиноманнаном» . Клиническая и экспериментальная иммунология . 80 (1): 141–8. дои : 10.1111/j.1365-2249.1990.tb06454.x . ПМЦ 1535223 . ПМИД 2138940 .
- Эллнер Дж. Дж., Дэниел Т. М. (февраль 1979 г.). «Иммуносупрессия микобактериальным арабиноманнаном» . Клиническая и экспериментальная иммунология . 35 (2): 250–7. ПМЦ 1537646 . ПМИД 108041 .
- Чаттерджи Д., Ху К.Х. (февраль 1998 г.). «Микобактериальный липоарабиноманнан: необычный липогетерогликан с глубокими физиологическими эффектами» . Гликобиология . 8 (2): 113–20. дои : 10.1093/гликоб/8.2.113 . ПМИД 9451020 .
- Чаттри В., Ханна Н., Бишт В., Рао Д.Н. (февраль 2008 г.). «Ингибирование апоптоза, активация NKT-клеток и активация CD40 и CD40L, опосредованная антигеном (ами) M. leprae в сочетании с мурабутидом и пептидом Trat у пациентов с лепрой». Молекулярная и клеточная биохимия . 309 (1–2): 87–97. дои : 10.1007/s11010-007-9646-8 . ПМИД 18008143 . S2CID 20518106 .
- Нажатие Р.И., Тобиас PS (2003). «Микобактериальный липоарабиноманнан опосредует физические взаимодействия между TLR1 и TLR2, индуцируя передачу сигналов» . Журнал исследований эндотоксинов . 9 (4): 264–8. дои : 10.1177/09680519030090040801 . ПМИД 12935358 . S2CID 208323243 .
- Патель В.Б., Бхиджи А.И., Парук Х.Ф., Сингх Р., Мелдау Р., Коннолли С. и др. (ноябрь 2009 г.). «Полезность нового анализа липоарабиноманнана для диагностики туберкулезного менингита в условиях ограниченных ресурсов и высокой распространенности ВИЧ» . Исследование спинномозговой жидкости . 6 (13): 13. дои : 10.1186/1743-8454-6-13 . ПМК 2777116 . ПМИД 19878608 .
- Нигу Дж., Гиллерон М., Пьюзо Дж. (февраль 1999 г.). «Липоарабиноманнаны: характеристика мультиацилированных форм фосфатидил-мио-инозитолового якоря методом ЯМР-спектроскопии» . Биохимический журнал . 337 (Часть 3) (3): 453–60. дои : 10.1042/0264-6021:3370453 . ПМК 1219996 . ПМИД 9895288 .
- Венисс А., Бержо Ж.М., Шоран П., Жилерон М., Пьюзо Дж. (июнь 1993 г.). «Структурные особенности липоарабиноманнана Mycobacterium bovis BCG. Определение молекулярной массы методом лазерной десорбционной масс-спектрометрии». Журнал биологической химии . 268 (17): 12401–11. ПМИД 8509380 .
- Гиллерон М., Гартон Нью-Джерси, Нигу Дж., Брандо Т., Пьюзо Дж., Сатклифф И.С. (февраль 2005 г.). «Характеристика усеченного липоарабиноманнана из Actinomycete Turicella otitidis» . Журнал бактериологии . 187 (3): 854–61. дои : 10.1128/JB.187.3.854-861.2005 . ПМЦ 545729 . ПМИД 15659663 .
- Принцис С., Чаттерджи Д., Бреннан П.Дж. (ноябрь 1993 г.). «Структура и антигенность липоарабиноманнана из Mycobacterium bovis BCG» . Журнал общей микробиологии . 139 (11): 2649–58. дои : 10.1099/00221287-139-11-2649 . ПМИД 8277248 .
- Бхаттачарджи С., Маджумдер Н., Бхаттачарья П., Бхаттачарья С., Маджумдар С. (октябрь 2007 г.). «Иммуномодулирующая роль арабинозилированного липоарабиноманнана на мышиных макрофагах, инфицированных Leishmania donovani». Индийский журнал биохимии и биофизики . 44 (5): 366–72. ПМИД 18341212 .
- Гартон, штат Нью-Джерси, Сатклифф, IC (февраль 2006 г.). «Идентификация липоарабиноманнаноподобного липогликана в актиномицете Gordonia bronchialis». Архив микробиологии . 184 (6): 425–7. дои : 10.1007/s00203-005-0050-z . ПМИД 16320036 . S2CID 19740898 .