8 апреля 2013

Как клетки отличают «друга» от «врага»

Исследователи из Калифорнийского университета Дэвиса, показали, как врожденная иммунная система различает опасные инфекционные агенты и дружественные микроорганизмы. Подобно тому, как грабители вторгаются в дом, враждебные бактерии ведут себя так же, врываясь в клетки. Однако, чувствительные белки немедленно обнаруживают вторжение, издавая тревогу, которая мобилизует врожденный иммунный ответ. Это новое понимание иммунитета может, в конечном счете, помочь исследователям найти новые цели в терапии воспалительных расстройств. Статья была опубликована в журнале «Природа» 31 марта.

У иммунной системы есть множество сложных задач, включая дифференциацию клеток и микроорганизмов. Однако, организм, особенно пищеварительный тракт, содержит триллионы полезных микроорганизмов, которые нужно отличить от опасных инфекционных патогенов. «Мы колонизированы микроорганизмами. Фактически, в организме присутствует больше бактерий, чем клеток», — сообщил старший автор Андреас Баумлер, профессор и вице-руководитель исследований департамента медицинской микробиологии и иммунологии при Калифорнийском Университете Дэвиса. «Иммунная система не должна слишком остро реагировать на эти полезные микроорганизмы. С другой стороны она должна жестко реагировать на вторжение патогенов».

Ключ к различию патогенных и полезных бактерий — в их различных целях. Обычные пищеварительные бактерии довольствуются колонизацией кишечника, в то время как их более токсичные собратья должны вторгаться в клетки, чтобы остаться в живых. Сальмонелла достигает этого, активизируя ферменты, которые перегруппировывают актин в цитоскелете клетки. К счастью, клеточные белки ощущают активные ферменты, приводя в быстрое действие иммунный ответ.

В исследовании ученые изучали штамм Salmonella на клеточных линиях и на моделях животных, чтобы определить, как врожденная иммунная система выбирает бактерии для атаки. Сальмонелла использует систему секреции по типу молекулярного шприца, чтобы ввести патогенные белки, такие как SopE в клетку. SopE активизирует человеческие гуанозинтрифосфатазные ферменты RAC1 и CDC42, которые разрушают окружающий актин, позволяя бактериям войти внутрь.

Но у взлома и проникновения есть последствия. Ощущая активные гуанозинтрифосфатазные ферменты, и признавая их патогенную природу, белок под названием NOD1 посылает тревогу, сигнализируя другим белкам, таким как RIP2, что клетка в опасности. В конечном счете, этот сигнальный путь достигает белка NF-κB, фактора транскрипции, который наставляет геном на установку иммунного ответа, активизируя гены, связанные с воспалением, нейтрофилами и другими иммунными функциями.

Хотя это и было вероятным, что гуанозинтрифосфатазная активация могла бы вызвать иммунный ответ на атакующие бактериям, до этого исследования, никто не идентифицировал путь для NF-κB. Эти результаты были несколько удивительны, так как NOD1 был полностью исследован; многие ученые проводившие исследования пришли к выводу, что нет каких либо загадок подлежащих рассмотрению. Никто не ожидал, что он будет играть такую значительную роль в приведении в готовность врожденной иммунной системы, ввиду того что клетки подвергаются атаке.

Эти результаты могут помочь исследователям найти новые цели для борьбы с воспалительными заболеваниями. Например, NF-κB, как известно, вовлечен во множество состояний, таких как воспалительные болезни кишечника, артрит, сепсис и другие. Поняв проводящие пути, которые активизируют воспаление, ученые и клинические врачи могут разработать способы его ингибирования. «Эти проводящие пути могли бы быть запущены ошибочно, потому что организм думает, что возникла инфекция», — сказал Баумлер. «Знание проводящих путей и то, как они активизируются, важно по отношению к контролю над ними».

Другими авторами были A. Маришке Кеестра, Мария Г. Винтер, Джозеф Дж. Аубургер, Саймон П. Фрабле, Мэриэна Н. Ксавьер, Себастьян Э. Винтер, Анита Ким, Виктор Пун, Мариетта М. Равеслут, Джулиэн Ф. Т. Вальденмайер, Рене М. Цоли и Ричард А. Эидженхир.

Источник: sciencedaily.com

Далее по теме: