Формирование сигнальных путей фагоцитов, опосредованное через активацию PRR-рецепторов

25.10.2015

Важнейшей защитной организменной реакцией врожденного иммунитета клеточного типа является фагоцитоз. Более того, реакции, осуществляемые фагоцитами, являются индуцирующими для формирования адаптивного иммунитета. Как отмечалось ранее, сенсорными структурами фагоцитов являются PRR-рецепторы, распознающие молекулярную мозаику патогена — молекулы РАМР. Распознавание молекул патогена и связывание Toll-подобными рецепторами (TLR) соответствующих лигандов является важнейшим этапом в получении фагоцитом сигнала, необходимого для его активации. Одним из наиболее изученных среди PRR-рецепторов и характерных примеров распознавания PAMP микробов молекулами TLR является активация рецептоpa TLR4 липополисахаридом (ЛПС), основным компонентом внешней мембраны грамотрицательных бактерий (рис. 10.3).

Формирование сигнальных путей фагоцитов, опосредованное через активацию PRR-рецепторов

ЛПС — одна из наиболее хорошо известных структур РАМР, при инфицировании организма микробами активирует продукцию провоспалительных цитокинов антигенпредставляющими клетками (АПК), осуществляющими реакции эндоцитоза, и стимулирует экспрессию ряда поверхностных костимулирующих молекул, например CD40. Этот мембранный антиген относится к суперсемейству ФНО, необходим для рецепции сигналов, обеспечивающих развитие процессов пролиферации и дифференцировки клеток, переключение изотипов Ig в В-лимфоцитах, для продукции цитокинов дендритными клетками и макрофагами. Под влиянием ЛПС развивается каскадный процесс формирования внутриклеточных сигналов, индуцирующих активацию клетки. При избытке ЛПС могут возникать явления эндотоксического шока с высоким смертельным исходом.
При поступлении в организм ЛПС распознается и связывается сывороточным белком LBR (от LPS binding protein). Этот белок относится к реактантам острой фазы, его концентрация в сыворотке возрастает после различных воспалительных стимулов в любом возможном анатомическом участке организма — при ожогах, туберкулезе, перитоните, сепсисе, артрите, родах, при различных химических стимулах и др. Регуляторами экспрессии LBR являются ИЛ-1, ИЛ-6, ФНО. Являясь опсонином и повышая чувствительность клеток к ЛПС, LBR обладает уникальной способностью не только связывать ЛПС фрагментов бактериальной мембраны, по и транспортировать его к клеткам-мишеням, экспрессирующим молекулы CD14.
Антиген CD 14 локализуется на клеточной мембране макрофага вблизи от рецептора TLR4, связывает ЛПС, удерживает его на клеточной мембране до связывания и распознавания ЛПС другими молекулами, но сам сигнальной функцией не обладает, поскольку не имеет трансмембранного и внутриклеточного доменов и заякорен в клеточной мембране через его хвостовую часть — гликозилфосфатидилинозит (GPI, от Glycosylphosphaticiylinositol). С рецептором TLR4 ассоциирована секреторная молекула MD2 (экспрессируется на клеточной мембране, трансмембранного домена не имеет), которая регулирует экспрессию TLR4 на клеточной поверхности и обеспечивает отвечаемость TLR4 на ЛПС. Взаимодействие комплекса TLR4-MD2 с ЛПС, удерживаемым на клеточной поверхности молекулой CD14, сопровождается димеризацией комплекса и активацией его цитоплазматического домена TIR, выполняющего роль трансдуктора внутриклеточного активирующего сигнала. Домен TIR имеется у всех Тоll-подобных рецепторов (TLR), его аминокислотная последовательность оказалась подобной цитоплазматическому домену рецептора для ИЛ-1. Именно поэтому этот домен был обозначен как гомологичный домен рецептора TIR или домен TIR (от Toll/IL-IR homology domain). Активация домена TIR является одним из критических этапов формирования сигнального пути.
Другим критическим этапом формирования сигнального пути является взаимодействие активированного домена TIR с цитоплазматической молекулой MyD88 (от Myeloid differentiation factor 88 — фактор 88 дифференцировки клеток миелоидного ряда). Это взаимодействие осуществляется через адаптерный белок TIRAP (от TIR-containing adapter protein — адаптерный белок, содержащий домен TIR), именуемый также белком Mal (от MyD88-adapter-like — молекула, подобная адаптерному белку MyD88) или обычно белком TIRAP/Mal. Адаптерный белок TIRAP/Mal содержит домен TIR и обеспечивает сигнальную специфичность для рецептора TLR. Взаимодействие домена TIR с фактором MyDSS вовлекает в процесс формирования сигнального пути протеинкиназу IRAK (от IL-1-associated kinase) — компонент апоптотических белков, которая включает четыре молекулы, способные активировать фактор транскрипции NF-кВ и сигнальные пути, опосредуемые через киназы MAP — две активные киназы: IRAK-1 и IRAK-4 и две неактивные: IRAK-2 и IRAK-M. Активация протеинкиназы IRAK-4 сопровождается гиперфосфорилированием киназы IRAK-1, которая вовлекает в процесс передачи сигнала белок TRAF-6 (от Tumor necrosis factor receptor-associated factor 6 — фактор 6, ассоциированный с рецептором для фактора некроза опухоли) (рис. 10.3).
Следующий этап каскадного пути формирования внутриклеточного сигнала определяется кон формационными изменениями молекулярных структур в результате образования комплекса IRAK-4/IRAK-1/TRAF-6. Такие изменения приводят к его отделению от рецепторного комплекса и к взаимодействию со связанным с клеточной мембраной белком ТАВ2 (or TAKl-binding protein 2 — белок 2, связывающий киназу TAKl). Этот белок активирует каскадное взаимодействие молекул, в результате чего образуется новый комплекс ТАВ2/ТАК1 (от Transforming growth factor-β-activated kinase — киназа, активированная трансформирующим фактором роста β) /TAB1/TRAF-6, который отделяется от молекул IRAK и транслоцируется в цитозоль.
Последующие этапы формирования сигнального пути включают активацию в цитоплазме киназы TAK1 адаптерным белком TRAF-6, которая, в свою очередь, фосфорилирует киназу IKK (I-кВ) через активацию киназы NIK (от NF-KB-inducing kinase — NF-кВ-индуцирующая кипаза) и каскадный модуль киназ MAP (р38, JNK). Киназа IKK является ингибитором фактора транскрипции NF-кВ. Поэтому в результате ее фосфорилирования киназа отделяется от фактора транскрипции, позволяя ему транслоцироваться в ядро и стимулировать транскрипцию соответствующего гена (рис. 10.3).
В формировании сигнального каскада важен еще один этап, заключающийся в активации киназы Akt/PkB (от Kinase autologous tumor killing/protein kinase В — киназа, индуцирующая разрушение аутологичной опухоли/протеинкиназа В), синонимом которой является киназа RAC (от Related to A and С kinase). Эта киназа является клеточным гомологом вирусного онкопротеина v-Akt, считается специфической PH-домен-содержащей киназой эффекторного типа, содержит также N-терминальный киназный домен, локализуется в цитозоле в низкоактивном состоянии. Однако при активации клетки, индуцируемой взаимодействием рецептор-лиганд, киназа Akt/PkB активируется, вовлекается в клеточную мембрану, через домен PH связывается с продуктами киназы PI-3K (от Phosphatidil inositol-3-kinase — фосфатидилинозит-3-киназа) и фосфорилируется киназой PDKl (от 3’-phosphoinositide-dependent kinase-1 — 3’-фосфоиноситид-зависимая киназа). Будучи активированной, киназа Akt/PkB открепляется от плазматической мембраны и через цитозоль транслоцируется в клеточное ядро. Активированная киназа Akt/PkB проявляет множественные функции — участвует в процессе формирования сигнального пути, фосфорилируя киназу IKK; путем угнетения активности киназы Raf способна подавлять активность сигналпроводящих молекул семейства МАР; активируя фактор транскрипции E2F, участвует в регуляции клеточного цикла; проявляет антиапоптотическую активность во многих клеточных формах, поскольку содержится во многих типах клеток; является одним из индукторов аутоиммунных заболеваний (рис. 10.3).