Опсонин
Опсонины представляют собой внеклеточные белки, которые при связывании с веществами или клетками побуждают фагоциты фагоцитировать вещества или клетки со связанными опсонинами. [1] Таким образом, опсонины действуют как метки, маркирующие элементы в организме, которые должны быть фагоцитированы (т.е. съедены) фагоцитами (клетками, которые специализируются на фагоцитозе , т.е. клеточном питании). [1] Различные типы объектов («мишеней») могут быть помечены опсонинами для фагоцитоза, в том числе: патогены (например, бактерии), раковые клетки, старые клетки, мертвые или умирающие клетки (например, апоптотические клетки), избыточные синапсы или белковые агрегаты (например, апоптотические клетки). например, амилоидные бляшки ). Опсонины помогают удалять патогены, а также мертвые, умирающие и больные клетки. [2]
Опсонины были открыты и названы «опсонинами» в 1904 году Райтом и Дугласом, которые обнаружили, что инкубация бактерий с плазмой крови позволяет фагоцитам фагоцитировать (и тем самым уничтожать) бактерии. Они пришли к следующему выводу: «У нас есть убедительные доказательства того, что жидкости крови модифицируют бактерии таким образом, что они становятся легкой добычей для фагоцитов. Мы можем говорить об этом как об «опсоническом» эффекте (opsono — я обеспечиваю; я готовлю пищу), и мы можем использовать термин «опсонины» для обозначения элементов в жидкостях крови, которые производят этот эффект». [3]
Последующие исследования обнаружили в крови два основных типа опсонинов, опсонизирующих бактерии: комплемента . белки [4] и антитела . [5] Однако сейчас известно как минимум 50 белков, которые действуют как опсонины для патогенов или других мишеней. [2]
Механизмы
[ редактировать ]Опсонины индуцируют фагоцитоз мишеней, связывая мишени (например, бактерии), а затем также связывая фагоцитарные рецепторы на фагоцитах. Таким образом, опсонины действуют как молекулы-мостики между мишенью и фагоцитом, приводя их в контакт, а затем обычно активируя фагоцитарный рецептор, чтобы вызвать поглощение мишени фагоцитом. [2]
Все клеточные мембраны имеют отрицательные заряды ( дзета-потенциал ), что затрудняет сближение двух клеток. Когда опсонины связываются со своими мишенями, они усиливают кинетику фагоцитоза, способствуя взаимодействию между опсонином и рецепторами клеточной поверхности на иммунных клетках. [6] Это подавляет отрицательные заряды клеточных мембран.
Важно, чтобы опсонины не помечали здоровые, непатогенные клетки для фагоцитоза, поскольку фагоцитоз приводит к перевариванию и, следовательно, разрушению мишеней. Таким образом, некоторые опсонины (включая некоторые белки комплемента) эволюционировали, чтобы связывать молекулярные структуры, связанные с патогенами , молекулы, обнаруженные только на поверхности патогенов, обеспечивая фагоцитоз этих патогенов и, таким образом, врожденный иммунитет. Антитела связываются с антигенами на поверхности патогена, обеспечивая адаптивный иммунитет. Опсонины, которые опсонизируют клетки организма-хозяина (например, GAS6 , который опсонизирует апоптозные клетки), связываются с сигналами «съешь меня» (такими как фосфатидилсерин ), подвергаемыми мертвыми, умирающими или подвергшимися стрессу клетками. [2]
Типы
[ редактировать ]Опсонины связаны с двумя типами иммунных систем : адаптивной иммунной системой и врожденной иммунной системой .
Адаптивный
[ редактировать ]
Антитела синтезируются В-клетками и секретируются в ответ на распознавание специфических антигенных эпитопов и связываются только со специфическими эпитопами (областями) антигена. [5] Они включают путь адаптивной опсонизации и состоят из двух фрагментов: антигенсвязывающей области (Fab-область) и кристаллизующейся области фрагмента (Fc-область). [5] Область Fab способна связываться со специфическим эпитопом антигена, таким как конкретная область бактериального поверхностного белка. [5] Fc-область IgG распознается рецептором Fc (FcR) на естественных клетках-киллерах и других эффекторных клетках ; Связывание IgG с антигеном вызывает конформационные изменения , которые позволяют FcR связывать область Fc и инициировать атаку на патоген посредством высвобождения литических продуктов. [5] Антитело может также помечать опухолевые клетки или инфицированные вирусом клетки, при этом NK-клетки реагируют через FcR; этот процесс известен как антителозависимая клеточная цитотоксичность (ADCC). [5]
И IgM , и IgG претерпевают конформационные изменения при связывании антигена, что позволяет белку комплемента C1q связываться с Fc-областью антитела. [4] Ассоциация C1q в конечном итоге приводит к рекрутированию комплемента C4b и C3b , оба из которых распознаются рецепторами комплемента 1, 3 и 4 ( CR1 , CR3 , CR4), которые присутствуют на большинстве фагоцитов. [4] Таким образом, система комплемента участвует в адаптивном иммунном ответе.
C3d, продукт расщепления C3, распознает молекулярные структуры, связанные с патогенами ( PAMP ), и может опсонизировать молекулы по отношению к рецептору CR2 на В-клетках. [4] Это снижает порог взаимодействия, необходимого для активации В-клеток через рецептор В-клеток , и способствует активации адаптивного ответа. [4]
Врожденный
[ редактировать ]Система комплемента, независимо от адаптивного иммунного ответа, способна опсонизировать патоген еще до того, как может потребоваться адаптивный иммунитет. [4] Белки комплемента, участвующие во врожденной опсонизации, включают C4b, C3b и iC3b . [7] При альтернативном пути активации комплемента циркулирующий C3b откладывается непосредственно на антигенах с определенными PAMP, таких как липополисахариды грамотрицательных бактерий . [7] C3b распознается CR1 на фагоцитах. iC3b прикрепляется к апоптотическим клеткам и телам и способствует удалению мертвых клеток и их остатков, не инициируя воспалительные пути, за счет взаимодействия с CR3 и CR4 на фагоцитах. [4]
Маннозосвязывающие лектины , или фиколины, наряду с пентраксинами и коллектинами способны распознавать определенные типы углеводов , которые экспрессируются на клеточных мембранах бактерий , грибов , вирусов и паразитов , и могут действовать как опсонины, активируя систему комплемента и фагоцитарную систему. клетки. [4] [7]
Цели
[ редактировать ]Апоптотические клетки
[ редактировать ]Ряд опсонинов играют роль в маркировке апоптотических клеток для фагоцитоза без провоспалительной реакции. [8]
Члены семейства пентраксинов могут связываться с компонентами апоптотических клеточных мембран, такими как фосфатидилхолин (PC) и фосфатидилэтаноламин (PE). Антитела IgM также связываются с ПК. Молекулы коллектина, такие как маннозосвязывающий лектин (MBL), поверхностно-активный белок A (SP-A) и SP-D , взаимодействуют с неизвестными лигандами на апоптотических клеточных мембранах. При связывании с соответствующим лигандом эти молекулы взаимодействуют с рецепторами фагоцитов, усиливая фагоцитоз меченой клетки. [6]
C1q способен напрямую связываться с апоптотическими клетками. Он также может косвенно связываться с апоптозными клетками через промежуточные соединения, такие как аутоантитела IgM, MBL и пентраксины. В обоих случаях C1q активирует комплемент, в результате чего клетки маркируются для фагоцитоза с помощью C3b и C4b . C1q вносит важный вклад в очистку апоптотических клеток и мусора. Этот процесс обычно происходит в поздних апоптотических клетках. [6]
Опсонизация апоптотических клеток происходит по разным механизмам и тканезависимым образом. Например, хотя C1q необходим для правильного клиренса апоптотических клеток в брюшной полости, он не важен в легких, где SP-D играет важную роль. [6]
Патогены
[ редактировать ]В рамках поздней стадии адаптивного иммунного ответа патогены и другие частицы маркируются антителами IgG . Эти антитела взаимодействуют с рецепторами Fc на макрофагах и нейтрофилах, что приводит к фагоцитозу. [9] Комплекс комплемента C1 может также взаимодействовать с Fc-областью иммунных комплексов IgG и IgM, активируя классический путь комплемента и маркируя антиген с помощью C3b. C3b может спонтанно связываться с поверхностями патогена посредством альтернативного пути комплемента. Кроме того, пентраксины могут напрямую связываться с C1q из комплекса C1. [10]
SP-A опсонизирует ряд бактериальных и вирусных патогенов для клиренса альвеолярными макрофагами легких. [8]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Пунт Дж., Стрэнфорд С.А., Джонс П.П., Оуэн Дж.А. (2019). Иммунология Куби (Восьмое изд.). Нью-Йорк. ISBN 978-1-4641-8978-4 . OCLC 1002672752 .
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ Jump up to: а б с д Кокрам, Том О.Дж.; Данди, Джейкоб М.; Попеску, Алма С.; Браун, Гай С. (2021). «Фагоцитарный код, регулирующий фагоцитоз клеток млекопитающих» . Границы в иммунологии . 12 : 629979. дои : 10.3389/fimmu.2021.629979 . ПМК 8220072 . ПМИД 34177884 .
- ^ Райт, А.Е.; Дуглас, СР; Сандерсон, Дж. Б. (сентябрь 1989 г.). «Экспериментальное исследование роли жидкостей крови в фагоцитозе. 1903» . Обзоры инфекционных болезней . 11 (5): 827–834. дои : 10.1093/clinids/11.5.827 . ПМИД 2682954 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час Мерль Н.С., Ноэ Р., Хальбвакс-Мекарелли Л., Фремо-Бакки В., Руменина Л.Т. (2015). «Система комплемента, часть II: роль в иммунитете» . Границы в иммунологии . 6 : 257. дои : 10.3389/fimmu.2015.00257 . ПМЦ 4443744 . ПМИД 26074922 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж Чиу М.Л., Гуле Д.Р., Тепляков А., Гиллиланд Г.Л. (декабрь 2019 г.). «Структура и функция антител: основа инженерной терапии» . Антитела . 8 (4): 55. дои : 10.3390/antib8040055 . ПМК 6963682 . ПМИД 31816964 .
- ^ Jump up to: а б с д Роос А., Сюй В., Кастеллано Г., Наута А.Дж., Гарред П., Даха М.Р., ван Кутен С. (апрель 2004 г.). «Мини-обзор: Ключевая роль врожденного иммунитета в очистке апоптотических клеток» . Европейский журнал иммунологии . 34 (4): 921–9. дои : 10.1002/eji.200424904 . ПМИД 15048702 . S2CID 22966937 .
- ^ Jump up to: а б с Риклин Д., Хаджишенгаллис Г., Ян К., Ламбрис Дж.Д. (сентябрь 2010 г.). «Комплемент: ключевая система иммунного надзора и гомеостаза» . Природная иммунология . 11 (9): 785–97. дои : 10.1038/ni.1923 . ПМЦ 2924908 . ПМИД 20720586 .
- ^ Jump up to: а б Литвак М.Л., Паланияр Н. (июнь 2010 г.). «Обзор: Растворимые белки, распознающие образы врожденного иммунитета, для очистки умирающих клеток и клеточных компонентов: влияние на обострение или разрешение воспаления». Врожденный иммунитет . 16 (3): 191–200. дои : 10.1177/1753425910369271 . ПМИД 20529971 . S2CID 8344490 .
- ^ Чжан Ю, Хоппе А.Д., Суонсон Дж.А. (ноябрь 2010 г.). «Координация передачи сигналов рецептора Fc регулирует клеточную приверженность фагоцитозу» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 107 (45): 19332–7. Бибкод : 2010PNAS..10719332Z . дои : 10.1073/pnas.1008248107 . ПМК 2984174 . ПМИД 20974965 .
- ^ Сарма СП, Уорд, Пенсильвания (январь 2011 г.). «Система дополнения» . Исследования клеток и тканей . 343 (1): 227–35. дои : 10.1007/s00441-010-1034-0 . ПМК 3097465 . ПМИД 20838815 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Опсонины Национальной медицинской библиотеки США в медицинских предметных рубриках (MeSH)
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
