Макрофаги

24.10.2015

Макрофаги — центральные клетки системы мононуклеарных фагоцитов, совместно с тканевыми нейтрофилами первыми сталкиваются с антигеном в поврежденной им ткани. Активация этих клеток и продукция вследствие этого цитокинов является важным индуцирующим стимулом в вовлечении в формирование воспалительного очага большого количества нейтрофилов и других полиморфноядерных лейкоцитов, включая моноциты, образующие макрофагальные клетки новой волны. Формируемый каскадный процесс рекрутирования фагоцитов в воспалительный процесс не только обеспечивает поддержание спектра продуцируемых продуктов для привлечения в очаг повреждения все новых клеток, но и является основой создания количественной массы клеточных форм, необходимой для полной фрагментации антигена и завершения процесса воспаления.
Как уже отмечалось, макрофаги формируются из циркулирующих в крови моноцитов, которые, выселяясь в ткани, созревают в тканевые макрофаги и различно именуются в зависимости от локализации в ткани — соединительнотканные или гистиоциты; легочные — альвеолярные; фиксированные и свободные макрофаги костного мозга, селезенки, лимфатических узлов; серозных полостей — перитонеальные, плевральные и др., купферовские звездчатые клетки печени, синовиальные А-клетки, остеокласты костной ткани, клетки микроглии нервной системы. В нервной системе функции макрофагов выполняют также астроциты.
Макрофаги характеризуются как долгоживущие клетки, живут в тканях месяцы и годы, если они не мобилизуются в воспалительный очаг.
Направленная миграция макрофагов (хемотаксис) к антигену и в очаг формирующегося воспаления обеспечивается под влиянием хемотаксинов или хемоаттрактантов. Свойствами хемоаттрактантов обладают разные вещества — хемотаксические молекулы микробов (например, пептид fМLР — N-формил-метионил-лейцил-фенилаланин или его аналоги, отсутствующие у эукариот и сигнализирующие при его секреции о бактериальной инфекции); цитотаксины, продуцируемые фагоцитами и рядом других клеток под влиянием бактериальных эндотоксинов; продукты деструкции тканей; секреты активированных клеток в воспалительном очаге — интерлейкин-1β, β-хемокины, гистамин, лейкотриен В4 и др.; компоненты (С3а, С5а), образуемые при активации белков системы комплемента и др. Свойствами ограничивать хемотаксис обладает ряд бактериальных продуктов, некоторые гормоны, α2-макроглобулин и др. Эффективность действия хемоаттрактантов и ингибиторов хемотаксиса на макрофаги определяется наличием на их мембране соответствующих рецепторных структур, взаимодействие лигандов с которыми сопровождается формированием специфического сигнала. Прохождение сигнала по внутриклеточным сигнальным путям определяет то или иное функционирование фагоцита, в частности его направленное движение. Его основой является реакция белков цитоскелета, в частности актина, изменение формы клетки из округлой в обычно треугольную с образованием вытянутых псевдоподий. Последние содержат микрофиламенты (актин и ряд других белков), сокращение которых сопровождается движением фагоцитирующей клетки. Наряду с хемоаттрактантами, важную роль в процессах миграции фагоцитов играют белки межклеточной адгезии — селектины, интегрины, молекулы межклеточной адгезии из суперсемейства иммуноглобулинов. Взаимодействуя с соответствующими молекулярными структурами на других клетках, в т.ч. эндотелия, и с молекулами внеклеточного матрикса, белки межклеточной адгезии обеспечивают направленное движение фагоцитирующих клеток.
В отличие от хемотаксиса движение клеток в отсутствие градиента хемоаттрактантов именуют спонтанной миграцией фагоцитов, ненаправленное усиление подвижности клеток под влиянием химических веществ — хемокинезом.
Индуцированный хемоаттрактантами хемотаксис макрофагов сопровождается их взаимодействием с антигеном, его поглощением и фрагментацией. Этот процесс включает ряд этапов, опосредуется через взаимодействие соответствующих лигандов с двумя основными типами рецепторов фагоцитов, во множестве экспрессируемых на их поверхности.
Один из них — это рецепторы, обеспечивающие распознавание антигена как чужеродного агента на первичных стадиях формирования процесса до-иммунного воспаления. Эти рецепторы открыты в последние годы и были названы рецепторами PRR (Pattern Recognition Receptors), т.е. рецепторами, распознающими общий образ антигена или его недетализированный тип. Применительно к инфекционным агентам, распознаваемым рецепторами PRR, структура общего образа антигена была обозначена в качестве молекулярной мозаики патогена — PAMP (Pathogen-Associa ted Molecular Pattern). Доказано, что PRR-рецепторы отличают общую консервативную структуру патогена, как «чужую» для организма и отличающуюся от «своего», но не способны идентифицировать эпитопы антигена, т.е. тонкие различия в строении разных молекул антигенов, распознаваемые лимфоцитами в реакциях адаптивного иммунитета (рис. 6.3).

Макрофаги

К PAMP относят разные структуры бактерий, вирусов, простейших, грибов, компоненты цитоскелета и др. молекулы, в норме отсутствующие в организме. Такими структурами являются уникальные нуклеиновые кислоты микробов, например двунитевал РНК вирусов, отдельные неметилированные нуклеотиды, липиды и углеводы, не синтезируемые клетками млекопитающих — ЛПС грамотрицательных бактерий, обогащенные маннозой олигосахариды, тейхоевые кислоты грамположительных бактерий, пептидогликаны, особые белки микробов, например N-формилметионин и др. В число PAMP входят также продукты стрессированных или поврежденных клеток собственного организма, которые в норме не выявляются — белки теплового шока, измененные мембранные фосфолипиды, отдельные молекулы, подобные антигенам МНС-1. При инфицировании клеток уровень экспрессии таких структур может возрастать. Следует подчеркнуть, что во многих случаях PAMP — это жизненно важные структуры микробов. Например, двунитевая РНК играет критическую роль в репликации вирусов, ЛПС и тейхоевые кислоты являются компонентами бактериальной стенки и т.д.
Как отмечалось выше, помимо макрофагов PRR-рецепторы экспрессируют моноциты, дендритные клетки и нейтрофилы, они обнаружены на тучных клетках, клетках эпителия, лимфоцитах и других клеточных элементах, PRR экспрессируются не только на клеточной поверхности, но также в цитоплазме клетки и в эндосомах. Связывание PRR с лигандами сопровождается конформационными изменениями рецептора и формированием внутриклеточного сигнального пути, активирующего рецепторнесущую клетку.
Считается, что PRR-рецепторы по функциональной активности можно разделить на два основных типа. Одни из них преимущественно обеспечивают развитие классических механизмов иммунного ответа — распознают молекулы PAMP на несущих их антигенах, способствуют эндоцитозу таких антигенов, их перевариванию и представлению комплекса молекул фрагментированного антигена с антигенами MHC Т-лимфоцитам. Такие PRR-рецепторы характеризуются как эндоцитозные, они преимущественно экспрессируются на антиген представляющих клетках. Примерами таких PRR-рецепторов являются «рецепторы для уборки мусора» и «маннозные рецепторы». Другой тип PRR-рецепторов — преимущественно сигнальный. Их примерами являются рецепторы TLR и NOD (см. ниже). Эти рецепторы способствуют формированию внутриклеточного сигнала, активирующего гены цитокинов, необходимых для формирования иммунного ответа — активации антигенпредставляющих клеток, усилению их поглощающей функции, стимуляции процесса развития воспаления, активации антигенраспознающих лимфоцитов через рецепторный аппарат, взаимодействующий с комплексом пептид-МНС.
Другой тип мембранных структур, отличающихся от PRR-рецепторов и значимых для проявления функциональной активности макрофагов, — это рецепторы для различных, преимущественно растворимых, молекул эндогенного происхождения (табл. 6.1). Эта группа включает рецепторы к иммуноглобулинам классов G (IgG) и E (IgE), к компонентам комплемента (C3b, iC3b, С5а), к ряду цитокинов (для ИНФγ, ФНО, ГМ-КСФ), белков адгезии и др.
Важную роль во взаимодействии макрофагов с другими организменными клетками играют экспрессируемые на мембране фагоцитов антигены гистосовместимости классов I и II. Наибольшую роль этот тип рецепторов играет на поздних стадиях этапа доиммунного воспаления. Так, например, микроорганизмы, опсонизированные фракциями комплемента или антителами класса IgG, связываются соответствующими рецепторами (CR1, CR3, CR4 и FcyR соответственно) фагоцитов и существенно активнее фагоцитируются по сравнению с неопсонизированными микроорганизмами. Фагоцитоз, опосредованный через рецепторы к молекулам сывороточного происхождения, опсонизирующим микробную клетку — С-реактивный белок, белки системы комплемента, пентраксины, фиколины, коллектины, антитела класса IgG и др. называют непрямым (рис. 6.4), в отличие от прямого фагоцитоза, опосредованного через молекулярные структуры PAMP. В значительной степени процесс непрямого фагоцитоза подобен иммунному фагоцитозу, ранее постулированному А.А. Тотолян и И.С. Фрейдлин.
Макрофаги

Группа РАМР-рецепторов достаточно большая и включает ряд семейств: семейство Toll-подобных рецепторов — TLR (Toll-Like Receptors), семейство рецепторов, связывающих участки нуклеотидов, обогащенные лейциновыми повторами — NBS-LRR (Nucleotide-Binding Site — Leucine-Rich Repeat), семейство рецепторов «для уборки мусора» — SR (Scavenger Receptors), семейство полилектиновых рецепторов — MLRF (Multilectin Receptors Family) и др.
Тоll-подобные рецепторы (TLR) — по структуре подобны рецепторам Toll (в переводе с английского — «колокольчик на входной двери»), впервые обнаруженным у плодовых мушек — дрозофил, а затем выявленным у всех многоклеточных, включая растения и беспозвоночных. У позвоночных такие рецепторы были названы ТоН-подобными рецепторами — TLR. Считают, что Toll и ТоИ-подобные рецепторы являются древними защитными структурами многоклеточных от различного рода инфекций. Так, активация фагоцитов через рецепторы TLR, индуцированная их взаимодействием с бактериальными продуктами, сопровождается формированием сигнальных путей, обеспечивающих активацию клетки и проявление ее функций, в конечном итоге направленных на фрагментацию патогена и выведение его из организма. Наблюдается активация выработки противовирусных и воспалительных цитокинов, созревания дендритных клеток, однако рецепторы TLR непосредственно не участвуют в процессе фагоцитоза или разрушения микробов.
TLR локализуются в клеточной мембране — на поверхности клетки или во внутриклеточных везикулах, экспрессируются не только на эффекторах врожденного иммунитета — дендритных клетках, моноцитах, макрофагах, нейтрофилах, тучных клетках, но и на других различных клетках организма (тимуса, селезенки, сердца, мозга, простаты, мышц, эндотелия, эпителия сосудов и др., включая T- и В-лимфоциты). В семействе TLR описано одиннадцать рецепторов. Они имеют общую молекулярную структуру, которая включает внеклеточный домен LRR (Leucine-Rich Repeat) с часто повторяющимся лейцином, трансмембранный домен и цитоплазматический домен TIR (Toll/interleukin-1 receptor), гомологичный рецептору для интерлейкина-1 (IL-IR). Каждый из TLR-рецепторов распознает ряд определенных бактериальных продуктов: TLR2 — липолротеины, липотейхоевые кислоты, пептидогликан и липопептиды грамположительных бактерий, липопротеины микоплазм, липопептиды спирохет, липоарабиноманнан и липопептиды микобактерий, зимозан дрожжей; TLR3 — двунитевую РНК вирусов; TLR4 — липополисахарид (ЛПС) — эндотоксин грамотрицательных бактерий и липотейхоевые кислоты грамположительных бактерий, белок слияния вирусов RS, белок теплового шока 60 (HSP60), домен EDA фибронектина и фибриноген хозяина; TLR5 — флагеллин жгутивых бактерий; TLR6 — пептидогликан грамположительных бактерий, липопептиды микобактерий и спирохет, зимозан дрожжей; TLR7 — имидазохинолины химических соединений; TLR9 — неметилированные последовательности CPG ДНК; TLR11 — компоненты уропатогенных бактерий. Типы бактериальных продуктов, распознаваемых рецепторами TLRl, TLR8 и TLR10, не определены. К семейству TLR относится также рецептор RP105 (CD 180), внеклеточная часть которого связана с белком MD-1. Комплекс RP105/MD-1 распознает компоненты патогенных микроорганизмов и обеспечивает проведение активационного сигнала в клетку. Считается, что TLR-рецепторы распознают практически все известные молекулы PAMP грамотрицательных и грамположительных бактерий, вирусов и грибов. Поскольку каждый из TLR-рецепторов способен распознать разные лиганды различных микробов, поиск средств активации этих рецепторов так же, как и активации других механизмов врожденного иммунитета, характеризуется высокой перспективностью.
Рецепторы NBS-LRR (Nucleotide-binding site — Leucine rich repeat — рецепторы для нуклеотидов, обогащенных лейциновыми повторами) являются внутриклеточными структурами, распознающими бактериальные компоненты, проникшие в цитоплазму клетки. Считается, что N-терминальный домен этой группы рецепторов ответственен за взаимодействие с адаптерными белками или киназами, тогда как С-терминальный регион LRR (обогащенный лейциновыми повторами) ответственен за распознавание специфического лиганда, является также важным структурным элементом TLR. Как и TLR-рецепторы, NBS-LRR имеют сходное химическое строение. Эту группу рецепторов представляет семейство NLR (NOD-like receptors), включающее более 20 различных рецепторных компонентов — CIITA, NAIP, IPAF, NALP1 и др.
По идентичности N-терминального домена взаимодействия белок-белок в семействе NLR идентифицируются три подсемейства: NOD (содержит домен CARD), NALP (содержит домен Pyrin) и NAIP (содержит домен Bir). Среди рецепторов этих подсемейств наиболее изучены рецепторы NALP3 или криопирин, NOD1 и NOD2.
Центральным доменом собирательно именуемых рецепторов подсемейства NOD является домен NOD (Nucleotide-binding oligomerization domain). Как отмечалось, рецепторы этого подсемейства содержат также белковые домены CARD (Caspase recruitment domain), кодируемые геном CARD-4 в белке NOD1 и CARD15 в белке NОD2, Однако при формировании внутриклеточных сигнальных путей, индуцируемых взаимодействием рецепторов NOD с лигандом, приводящем к активации фактора транскрипции NF-кВ, домен CARD связывается не с аналогичным доменом внутриклеточных прокаспаз, как например, под влиянием рецепторов NALP или IPAF (см. ниже), а с протеинкиназой RIP-2.
Рецептор NOD1 преимущественно экспрессируется в клетках эпителия, представляет собой важный защитный элемент эпителиальных барьеров, распознает и связывает γ-глутамилдиаминопимелиновую кислоту (iE-DAP) — продукт разрушения протеогликанов грамотрицательных бактерий.
Рецептор NOD2 экспрессируется в макрофагах, дендритных клетках и в клетках Панета кишечника, где индуцирует образование активных противомикробных пептидов-антибиотиков — α-дефензинов. NOD2 и криопирин (NALP3) связывают мурамилдипептид — компонент протеогликанов грамотрицательных и грамположительных бактерий.
Оба рецептора (NOD1 и NOD2) индуцируют образование воспалительных цитокинов и хемокинов, вовлекают нейтрофилы в очаг воспаления. Более того, белки NOD участвуют в процессе инициации адаптивного иммунитета.
Подсемейство NALP семейства NLR содержит 14 различных рецепторных структур. Отдельные из них регулируют выраженность воспалительного ответа, опосредованного цитокинами семейства ИЛ-1 — ИЛ-1β, ИЛ-18 и ИЛ-33. Эти цитокины образуются в виде неактивных предшественников и подвергаются протеолитической обработке в цитозоле воспалительными каспазами (семейство внутриклеточных протеаз) — каспазой-1 и каспазой-5/каспазой-11. Активация каспаз происходит в мультисубъединичном полибелковом комплексе, именуемом инфламмасомой.
В зависимости от состава инфламмасом и содержащихся в них белков NALP различают разные их типы. Наиболее охарактеризованы инфламмасомы, включающие рецепторы NALP3 и IPAF. При наличии фрагментов пептидогликана в цитоплазме происходит сборка инфламмасомы. Под влиянием рецептора NALP3 (cryopyrin) с доменами PYD (Pyrin), NOD и LRR сборка инфламмасомы осуществляется при помощи адаптерных белков ASC и CARDINAL. Эти адаптерные белки содержат домены CARD, которые связываются с аминотерминальным продоменом прокаспазы-1. В образовавшемся комплексе (инфламмасоме) прокаспаза активируется в каспазу, которая приобретает протеолитическую активность и обеспечивает протеолиз указанных выше предшественников цитокинов. Сходный механизм образования инфламмасомы индуцируется под влиянием рецептора IPAF. Активаторами IPAF-зависимой каспазы-1 выступают Legionella pneumophila, фактор вирулентности сальмонелл SipB и флагеллин (жгутиковый антиген). Лигандами для других рецепторов семейства NLR являются: летальный токсин возбудителя сибирской язвы — для рецептора NALP1 (pyrin) и бактериальная РНК, АТФ и мочевая кислота — для NALP3.
RIG-подобные рецепторы (RLR — RIG like receptors) — как и рецепторы семейства NLR1 являются цитоплазматическими рецепторами, распознают вирусную РНК, включают два белка: RIG-I (Retinoic acid-inducible gene I — индуцибельный ген I ретиноевой кислоты) и MDA-5 (Melanoma differetiarion-associated gene 5 — ген 5, ассоциированный с дифференцировкой клеток меланомы). Рецептор RIG1 именуют также рецептором DDX58, распознает однонитевую вирусную PHK, содержащую 5’-трифосфат, тогда как синонимом рецептора MDA-5 является Helicard, распознает двунитевую вирусную РНК. Оба рецептора семейства RLR (RIG-1 и MDA-5) характеризуются сходной структурой, содержат два N-терминальных домена CARD с последующим доменом DEAD хеликазного (спиралеобразного) семейства. При взаимодействии с вирусными структурами хеликазный домен ответственен за распознавание вирусной РНК, тогда как домены CARD активируют внутриклеточные сигнальные пути, индуцирующие образование противовирусного ИНФ типа I. Критическим сигнальным адептерным белком для обоих рецепторов, связанным через С-терминальный гидрофобный участок с мембраной митохондрий, является IPS-1 (Interferon-β promoter stimulator I — стимулятор промотера интерферона-β), известный так же, как CARDIE MAVS, VISA. Белок содержит N-терминальный домен CARD, подобный таковому рецепторов RIG-1 и MDA-5, индуцирует активацию промотера ИНФ типа I в клетке. Негативным регулятором внутриклеточных сигнальных путей рецепторов RIG-1 и MDA-5 является белок LGP2. Этот белок гомологичен рецептору RIG-1, содержит хеликазный домен, но не имеет домена CARD.
Несмотря на сходную структуру, рецепторы RIG-1 и MDA-5 участвуют в иммунном ответе против разных возбудителей. RIG-1 эффективен в распознавании парамиксовирусов, включая вирусы гриппа, японского энцефалита, везикулярного стоматита, Сендай и ньюкаслской болезни, тогда как MDA-5 активен в распознавании пикорнавирусов, включая вирус энцефаломиокардита.
Эффективным внутриклеточным сенсором вирусной инфекции являются молекулы серин/треониновой протеин киназы R — PKJR (Protein kinase R), которая содержит в N-терминальной ее части три домена, связывающие двухспиральную РНК (dsRNA — double-stranded RNA), а в С-терминальной части — киназный домен. Активация PKR осуществляется ИНФα/β, продуцируемыми под влиянием вирусной инфекции. Активация PKR вирусной РНК, но не РНК клеток хозяина, сопровождается фосфорилированием α-субъединицы фактора eIF-2, инициирующей процесс трансляции, и блокированием синтеза клеточного и вирусного белка. Активация PKR приводит также к алоптозу инфицированных клеток, предотвращая дальнейшее распространение вирусной инфекции.
Другой механизм противовирусной защиты включает синтез полимера 2’-5’-олигоаденилата под влиянием 2’-5’-олигоаденилатсинтаз (OAS — 2’-5’-oligoadenylate synthases) — семейства ферментов, индуцируемых ИНФ. Активация OAS вирусной dsRNA приводит к синтезу полимера, активирующего латентную эндонуклеазу RNaseL, деградирующую вирусную и клеточную РНК, в т.ч. рРНК, и приводящую к блокированию процесса трансляции мРНК и к апоптозу инфицированной клетки.
Следует отметить, что появление ранее отсутствовавших эндогенных продуктов или синтез их de novo в результате инфицирования клетки или ее некротического или апоптотического разрушения под влиянием неблагоприятных для организма событий, например новообразований, привели к разработке гипотезы «опасности» («Danger» hypothesis), т.е. ответа клетки этими продуктами на воздействие до ответа организма на антигенное раздражение формированием эффекторных механизмов. Такие продукты называют молекулами молекулярной мозаики, ассоциированные с повреждением — DAMP (Damage-associated molecular pattern molecule). Они включают небольшие молекулы кальций-связывающего семейства S100, пуриновые метаболиты, включающие мочевую кислоту и трифосфат аденозина, белки теплового шока, гиалуронан, сульфат гепарина и др. Одним из членов семейства DAMP является консервативный ядерный белок HMGB1 (High-mobolity gpoup box-1 — комплекс-1 высокомобильной группы молекул), локализующийся в ядре и цитоплазме практически всех типов клеток. Комплекс высвобождается при некротической, но не апоптотической гибели клеток, способствует функциям клеточных эффекторов. Значимость гипотезы «опасности» определяется сигнализированием опасности с помощью молекул, распознаваемых рецепторным аппаратом АПК, например Тоll-подобпыми рецепторами, поскольку без такого сигнализирования многие чужеродные для организма молекулы могут остаться в качестве безопасных или даже нераспознанных системой иммунитета.
Рецепторы «для уборки мусора» — SR (CD204) — являются гликопротеинами клеточной поверхности. Семейство SR (Scavenger receptors) включает шесть классов структурно неродственных и функционально различных рецепторов, обладающих общим свойством — способностью связывать модифицированные липопротеины низкой плотности. Рецепторы семейства отличаются от вышеописанных рецепторов и тем, что связываемые ими структуры подвергаются эндоцитозу и фрагментируются внутриклеточными лизосомными ферментными системами или являются продуктами апоптоза.
Лигандами рецепторов SR являются липотейхоевые кислоты грамположительных бактерий и пептидогликаны грамотрицательных и грамположительных бактерий. Отмечено поглощение фагоцитами, в результате связывания рецепторами SR, частиц кремнезема, модифицированных липопротеинов (ацетилированные липопротеины низкой плотности) и полирибонуклеотидов. Рецепторы этих классов связываются с ЛПС и липотейхоевой кислотой, характерными структурами грамотрицательных бактерий.
Рецепторы выявляются на макрофагах маргинальной (краевой) зоны селезенки, под влиянием воспалительных стимулов, например ЛПС, экспрессируются на макрофагах и других тканевых локализаций, распознают и связывают частицы латекса, компоненты грамотрицательных и грамположительных бактерий, poly(IC), модифицированные липопротеины, апоптотические клетки, т.е. клетки, погибшие в результате запрограмированной клеточной смерти (апоптоза) и др. Особое место среди указанных лигандов занимает Л ПС грамотрицательных бактерий. Этот лиганд распознается и связывается сывороточным ЛПС-связывающим белком LBP (LPS-Binding Protein), транспортируется к заякоренному в клеточной мембране рецептору для ЛПС — белку CD 14. Однако ЛПС клеткой не поглощается, a CD14 не имеет внутриклеточных структур для формирования сигналпроводящего пути, но является посредником в связывании ЛПС рецептором TLR4 через соединенный с TLR4 белок MD2. Распознавание ЛПС рецептором TLR4 сопровождается прохождением сигнала к факторам транскрипции фагоцитов (моноциты, макрофаги, нейтрофилы), активирующим функциональную активность клетки.
Из молекулярных структур семейства наиболее изучены два класса молекул — класс А с изоформами SR-AI, SR-AII и такими рецепторами, как MARCO (Macrophage receptor with collagenous structure) и CD163 и класс В с рецепторами кластера CD36 и SR+BI.
Рецепторы SR-A и MARCO характеризуются как трансмембранные гомотримерные гликопротеины класса II, содержат коллагеновый участок и специальный домен скавенджер-рецептора, обогащенный цистеином — SRCR (Scavenger receptor cysteine-rich domain). SR-A содержит также отсутствующий в рецепторе MARCO участок в виде α-хеликазной сложенной кольцом спирали. Среди рецепторов группы А изоформа SR-AII короче рецептора SR-AI и не содержит С-терминального домена SRCR. Рецептор SR-A экспрессирует большинство макрофагов и клетки эндотелия, он связывается с широким спектром лигандов. Поскольку SR-AI и SR-AII связывают практически одинаковые лиганды, домен SRCR не играет заметной роли в этом процессе. Мыши с дефицитом SR-A характеризуются повышенной чувствительностью к листериям, малярии, HSV и др. Это показывает, что SR-A не только индуцируют развитие процесса эндоцитоза связанных рецептором лигандов, но и участвуют в индукции резистентности к ряду инфекционных агентов.
Рецептор CD36 группы В участвует в связывании и поглощении апоптотических клеток, микобактерий, является рецептором для эритроцитов, инфицированных малярийным плазмодием, экспрессируется на многих клетках, включая моноциты, макрофаги, тромбоциты, клетки эндотелия, эпителия и др. CD36, по-видимому, может служить маркером для предшественников эритроидных клеток.
Рецепторы MLRF (Multilectin receptors family — семейство полилектиновых рецепторов). Из многочисленных структур, связывающихся с углеводами, наиболее изучены пектины типа С — семейство молекулярных структур, экспрессируемых на плазматической мембране дендритных клеток, .макрофагов и других лейкоцитов, содержащих N-терминальный коллагеноподобный домен и С-терминальный домен, который распознает углеводы и связывает их по типу белок-углевод, имеет характерную трехмерную укладку и содержит ион кальция, участвующий в связывании остатков сахаров.
В иммунной системе распознавание углеводов пектинами типа С определяет ряд важных ее функций. Так, растворимая форма этих структур обладает специализированной функцией определять направление миграции иммуноцитов между периферической кровью и лимфатическими узлами или участками воспаления, активировать систему комплемента (по лектиновому пути), связывать микробы и содействовать их эндоцитозу. Примером растворимой формы лектинов типа С является семейство коллектинов, включающее три типа белков, способных распознавать молекулы PAMP — MBL (Mannose-binding lectin — лектин, связывающий маннозу), проявляет свойства опсонина, как фиколины, содержит протеазы MASP-2 и MASP-3 (Mannose-binding lectin-associated serine protease — сериновая протеаза, ассоциированная с лек-тином, связывающим маннозу), активирующиеся при связывании с лигандом и активирующие систему комплемента по пектиновому пути; SP-A и SP-D (Surfactant protein-A и Surfactant protein-D — белки A и D сурфактанта, являются белками эпителия легочных альвеол, способны подавлять рост бактерий, активировать макрофаги, связывая бактерии выступать в роли опсонинов) и фиколины L и H — сывороточные белки, структурно подобные коллектинам, имеют коллагеноподобный домен, ответственный за эффекторную функцию молекулы (активация комплемента), а вместо лектинового домена типа С содержат углеводраспознающий домен фибриногенового типа. Фиколины обладают способностью связывать бактерии, опсонизировать их и активировать систему комплемента. Лигандами фиколинов являются N-ацетилглкжозамин и липотейхоевый компонент стенки грамположительных бактерий.
Молекулы, экспрессируемые на поверхности клеток иммунной системы проявляют или функции адгезии или рецепторные функции.
Мембранными молекулами с функцией адгезии, содержащими внеклеточный лектиновый домен типа С, являются селектины, семейство которых включает три гликопротеина — L-селектин (CD62L), Е-селектин (CD62E) и Р-селектин (CD62P). L-селектин экспрессируется на циркулирующих лейкоцитах, E- и Р-селектины — в процессе воспалительного ответа на клетках эндотелия сосудов. Обычно селектины взаимодействуют с сиалированными углеводными структурами — sialyl-Lewis, часто связанными с муциноподобными молекулами клеточной адгезии — САМ (Cell adhesion molecules). Муциноподобными лигандами для L-селектинов являются молекулы клеток эндотелия GlyCAM-1 и CD34, для Р-селектинов — PSGL-1 нейтрофилов и CD34, для Е-селектинов — PSGL-1 и молекулы MAdCAM-1, экспрессируемой на клетках эндотелия слизистых оболочек.
Муцины — высокогликозилированные белки, обогащенные серином и треонином, содержат sialyl-Lewis и другие сульфатированные углеводы, обеспечивающие их связывание с селектинами.
Молекулы с функцией рецепторов образуют семейство CLR (С-type lectinlike receptors — рецепторы, подобные лектину типа С), распознают углеводы клеточной стенки микробов, но не млекопитающих, преимущественно локализуются на мембране макрофагов и дендритных клеток. В отличие от классических лектинов типа С не используют ионы кальция для связывания сахаров. Название рецепторов — CLR — определяет наличие в их составе домена CTLD (С-type lectin-like domain), третичная структура которого подобна таковой классического лектина типа С.
Среди различных рецепторов этого семейства — рецептора для секреторной фосфолипазы А2 (PLA2R), рецептора Endo 180/uPARAP для активатора плазм иногена типа урокиназы, распознающего N-ацетилглюкозамин, и рецептора DEC-205, участвующего в поглощении антигена для его фрагментации и представления дендритными клетками, рецептор для маннозы — MR (Mannos е Receptor) (CD206) изучен более детально.
MR-рецептор характеризуется как трансмембранный белок I типа с мол. м. 175 кД, может находиться также в растворимой форме. Помимо трансмембранного домена рецептор содержит N-терминальный богатый цистеином домен CR (Cysteine-Rich domain), домен, подобный фибронектину типа II (FNII), ряд доменов (восемь) CRD (Carbohydrate Recognition domains), распознающих углеводы, и цитоплазматический домен. Рецептор структурно сходен с PRR-рецептором DEC-205, особенно с его доменами CRD, гомологичными по структуре многих, если не всех лектинов. Было установлено, что рецептор для маннозы распознает только терминальные сахара молекулы, например маннозу, глюкозу фукозу или N-ацетилглюкозамин в качестве терминальных гексоз маннанов, глюканов, липофосфогликанов и гликоинозитфосфолипидов. Распознавая и связывая углеводы микробов (бактерий, вирусов, грибов, простейших) так же, как углеводы различных молекул собственного организма (лизосомные гидролазы, миелопероксидаза, тиреоглобулин, тканевой активатор плазминогена, тиротропин, сиалоадгезин и др.), MR-рецептор поглощается путем эндоцитоза, который обеспечивается за счет взаимодействия лиганд-рецептор в везикулах, покрытых клатрином.
MR-рецептор экспрессируется на макрофагах разных тканей, но не на моноцитах и нейтрофилах, рассматривается в качестве маркера макрофагов, определяется также на множестве других типов клеток, включая клетки эндотелия печени, пигментного эпителия сетчатки и микроглии, дендритные и купферовские клетки, мезангиальные клетки почки, астроциты, остеокласты. Высокая плотность рецептора зарегистрирована на воспалительных клетках, низкая — на активированных. Экспрессия рецептора регулируется цитокинами — подавляется интерфероном-γ и интерлейкином-10, активируется интерлейкинами — 4 и 13. Сильным ингибитором экспрессии MR-рецепторов является липополисахарид, который в связи с форболмиристатацетатом может снижать экспрессию рецептора на 70%.
К семейству рецепторов CLR относят также трансмембранные рецепторы II типа дендритных клеток и макрофагов dectin-1 (распознает (31,3- и β1,6-глюканы полисахаридов клеточной стенки грибов и других микробов) и dectin-2, Каждый из них содержит в С-терминальной части рецептора по одному домену CRD и в N-терминальной области — атипичную молекулу IТАМ. В отличие от классических доменов CTL (С-type lectin) лектиноподобный домен С-типа не имеет аминокислотных остатков, необходимых для связывания кальция и поэтому связывает лиганды кальцийнезависимым образом. Показана возможность кооперативного взаимодействия рецепторов TLR2 и dectin-1, например в распознавании зимозана, богатого β-глюкаиом. Считают, что dectin-1 играет критическую роль в противогрибковой защите организма.
Открытие и изучение PRR-рецепторов и структур PAMP кардинальным образом изменило представления о характере реакций врожденного иммунитета. Ранее считалось, что реакции поглощения антигена и его деградации полностью не специфические, не зависят от молекулярной мозаики антигена и от особенностей строения клеточной поверхности поглощающих его фагоцитов. Обнаружение PRR-рецепторов продемонстрировало способность фагоцитов отличать «свое» от «чужого», т.е. реализовать основной постулат иммунитета и активировать функции клеток, определяемые молекулярными особенностями строения их мембраны и антигена.