Варианты Toll-подобных рецепторов. NOD-белки
Обновлено: 28.04.2024
1 Федеральное Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования " Приволжский исследовательский медицинский университет" Министерства здравоохранения России
В работе проанализировано наличие ассоциаций между полиморфными вариантами генов Toll-подобных рецепторов и частотой рецидивов инфекции у пациентов с хроническим остеомиелитом. Всего обследовано 115 человек, из них 94 пациента и 21 донор. У обследованных проводили определение частоты вариантов полиморфных маркеров Arg753Gln гена TLR2, Phe412Leu гена TLR3 и содержания интерлейкина-6 (ИЛ-6) и частоту рецидивов заболевания. Степень риска развития рецидива инфекционного процесса оценивали по величине отношения шансов (ОШ), рассчитывая 95% доверительный интервал, ОШ>1 трактовали как положительную ассоциацию. Результаты молекулярно-генетических исследований показали, что в обеих группах обнаружены все аллели TLR2 (Arg753Gln) и TLR3 (Phe412Leu) в гомо- или гетерозиготном состоянии, при этом аллель Arg TLR2 и аллель Phe TLR3 встречались достоверно чаще. У пациентов с генотипом Phe/Leu была самая высокая степень риска развития рецидива заболевания, ОШ=2,42 [ДИ 95%: 1,05-5,83], содержание ИЛ-6 у больных данной группы также оставалось высоким (12,32±3,91) до конца лечения. Безрецидивный период у пациентов с гетерозиготным генотипом Phe/Leu был самым коротким. Других статистически значимых результатов определения мажорных и минорных аллелей полиморфизмов генов TLR2 и TLR3 не было выявлено. Полученные результаты свидетельствуют о том, что индивидуальное носительство различных полиморфных вариантов генов Toll-подобных рецепторов может оказывать влияние на характер течения патологического процесса при хроническом остеомиелите и позволяет прогнозировать тяжесть течения заболевания.
1. Байракова А.П. Роль и биологическое значение ТОЛЛ-подобных рецепторов в антиинфекционной резистентности организма // Вестник Российской АМН. 2008. №1. С.45-54.
Митрофанов В.Н., Живцов О.П. Роль TOLL-подобных рецепторов в патогенезе хронического остеомиелита // Иммунология. 2018. №1. С.12-15.
4. Талаев В.Ю., Талаева М.В., Лебедев М.Ю., Воронина Е.В., Живцов О.П., Заиченко И.Е., Бабайкина О.Н. Фенотипическая характеристика классических дендритных клеток крови и их субпопуляций в норме и при остеомиелите // Иммунология. 2017. Т.38, №4. С.229-234.
5. Лебедева Е.С., Багаев А.В., Гараева А.Я., Чулкина М.М., Пичугин А.В., Атауллаханов Р.И. Кооперативное взаимодействие сигнальных путей рецепторов TLR4, TLR9 и NOD2 в макрофагах мыши // Иммунология. 2018. Т.39, №1. С.4-11.
6. Меджитов Р., Джановей К. Врожденный иммунитет // Казанский медицинский журнал. 2004. Т.85, №3. С.161-167.
7. Wu Y., Tang Y., Liang X., Lin Y., Yang W. The role of increased frequency of treg cells in patients with chronic osteomyelitis. Orthopedics. 2011. V. 34(2). P.98. DOI: 10.3928/01477447-20101221-16.
8. Phillip A., Koblansky A., Sankar A. Toll-Like Receptors Recognition and Signaling by Toll-Like Receptors. Rev. Cell. Dev. Biol. 2006. P.22-37.
9. Цыган В.Н., Иванов А.М. Генетический полиморфизм иммуногенной сигнальной системы // Инфектология. 2011. №2. С.21-27.
10. Montes A.N., Asensi V., Alvarez V. The Toll-lice receptor 4 (Asp299Gly) polymorphism a risk factor for Gram-negative and haematogenous osteomyelitis. Clin. Exp. Immunol. 2006. V.143, №3. P.404-413.
11. Богодухова Е.С., Байке Е.Е. Полиморфизм генов TOLL-подобных рецепторов как возможный фактор предрасположенности к развитию туберкулеза // Туберкулез и болезни легких. 2018. Т.96, №9. С.11-16.
Молекулярно-генетические исследования, широко проводимые в настоящее время, позволяют выявить дополнительные механизмы в патогенезе различных заболеваний. В значительной степени это касается работы иммунной системы, одним из основных свойств которой является распознавание и удаление из организма чужеродных и родственных измененных макромолекул путем развития того или иного варианта иммунного ответа. В последние десятилетия параллельно с адаптивным иммунитетом активно изучается система врожденного иммунного ответа [1; 2]. Развитие инфекции является главным фактором, изменяющим экспрессию Toll-подобных рецепторов. В научных исследованиях показано, что в группе больных с хронической инфекцией костной ткани и коротким безрецидивным периодом наблюдается снижение экспрессии TLR2 на моноцитах периферической крови, а также их функциональной активности по сравнению с нормальным функционированием TLR2 у больных с редким обострением остеомиелита [3]. Воспалительный процесс при остеомиелите сопровождается увеличением в крови популяции дендритных клеток с фенотипом незрелых клеток, что отражается на экспрессии Toll-рецепторов [4]. Известно, что Toll-рецепторы запускают иммунный ответ целым рядом сигнальных путей - активацией ядерного фактора, митоген-активируемых протеинкиназ, индуцируя транскрипцию генов провоспалительных цитокинов и интерферонов [5]. Toll-подобные распознающие структуры специфически связывают различные молекулы патогенов. При распознавании Toll-рецептором лиганда включается, как правило, целый комплекс молекул. Так, TLR2 участвует в распознавании пептидогликанов грамположительных бактерий и микоплазм, образуя димеры с TLR6, TLR4 распознает липополисахарид грамотрицательных бактерий вместе с белком MD2 и CD14. В функционировании Toll-рецепторов известно определенное «дублирование», так, двуспиральную РНК связывают TLR3 и TLR8, зимозан дрожжевых клеток «узнают» TLR6 и TLR2 8.
Полиморфизм в генах Toll-рецепторов врожденного иммунитета влияет на эффективность их взаимодействия с лигандом и силу иммунного ответа [9]. Единичные нуклеотидные замены (single nucleotide polymorphism - SNP) могут приводить к нарушению проведения сигнала от активированного рецептора внутрь клетки [10]. В случае с Toll-рецепторами единичные нуклеотидные полиморфизмы могут приводить к инактивации самих TLRs или гиперактивации рецепторов, что в свою очередь приводит к неуправляемому синтезу провоспалительных цитокинов. Генетические факторы в значительной мере влияют на восприимчивость организма человека к различным заболеваниям, в том числе инфекционной природы, определяя различный характер воспалительного ответа и специфических иммунных реакций.
Так, повышенную чувствительность к возбудителю туберкулеза связывают с мутацией в генах TLR4 и TLR6 [11]. Изучение полиморфизма генов регуляторных рецепторов приобретает особую актуальность, так как определение их наличия позволяет не только прогнозировать тяжесть течения заболевания, но и подбирать персонифицированную терапию, включая иммунопрепараты.
Цель исследования: установить наличие ассоциаций между полиморфными вариантами генов Toll-подобных рецепторов и частотой рецидивов инфекции у пациентов с хроническим остеомиелитом.
Материал и методы исследования. В исследование включены 94 пациента с хроническим остеомиелитом длинных трубчатых костей, проходивших лечение в отделении гнойной остеологии Университетской клиники ФГБОУ ВО «ПИМУ» Минздрава России, которые составили основную группу исследования. Критерием включения являлось наличие подтвержденного диагноза. Диагноз хронического остеомиелита костей нижних конечностей устанавливали на основании характерной клинико-рентгенологической картины. Все участники исследования принадлежали к русской этнической группе и проживали в Приволжском федеральном округе России. Обследованные основной и контрольной групп подписывали информированное согласие. Протокол научного исследования утвержден этическим комитетом Университетской клиники медицинского университета. Группу контроля составили 21 донор крови, признанные практически здоровыми лицами.
Результаты исследования и их обсуждение
Бактериологические исследования по этиологии инфекционного процесса у пациентов основной группы, в обязательном порядке проводимые в клинике для назначения антимикробной терапии, показали, что у большинства пациентов (85,1%) остеомиелитический процесс был вызван стафилококком. В сумме грамположительные микроорганизмы являлись возбудителями инфекции при остеомиелите у 87,3% больных, грамотрицательные - у 12,7%, причем у 9,3% из 12,7% больных грамотрицательные микроорганизмы обнаруживались совместно со стафилококком. Было интересно определить, обусловлена ли частота обострения костной инфекции, вызванной грамположительной микрофлорой, наличием минорных вариантов гена TLR2. В результате молекулярно генетического исследования у обследованных пациентов с остеомиелитом и лиц группы контроля обнаружены все искомые аллели генов TLR2 и TLR3 рецепторов в гомо- и гетерозиготном состоянии. При анализе полиморфного маркера Arg753Gln гена TLR2 обнаружено, что частота генотипа Arg/Arg практически не отличалась у пациентов с хроническим остеомиелитом и доноров. Частотного преобладания какого-либо аллеля в группах сравнения также не выявлено. Встречаемость гомозиготного генотипа Gln/Gln полиморфного варианта Arg753Gln гена TLR2 в контрольной группе была в 2 раза выше по сравнению с его частотой у больных с остеомиелитом, но достоверной связи с обострением инфекционного процесса не было выявлено (отношение шансов равно 0,37) (табл. 1).
При анализе частотного преобладания гетерозиготного генотипа Arg/Gln TLR2 у пациентов с остеомиелитом, в сравнении с показателем в контрольной группе людей, и расчете отношения шансов - связи носительства генотипа с развитием рецидива заболевания не выявлено.
Распределение частот аллелей и генотипов полиморфного маркера Arg753Gln гена TLR2
Толл-подобные рецепторы
Толл-подобные рецепторы - класс клеточных рецепторов с одним трансмембранным фрагментом, которые распознают консервативные структуры микроорганизмов и активируют клеточный иммунный ответ. Играют ключевую роль во врождённом иммунитете . Например, толл-подобный рецептор 4 ( TLR-4 ) узнаёт и связывается с консервативной структурой клеточной стенки грамотрицательных бактерий - липополисахаридом ( LPS ).
Toll-подобные рецепторы (TLR), относятся к семейству паттерн-распознающих рецепторов PRRs и осуществляют распознавание молекулярных структур патогенов PAMPs (экзогенных лигандов) и ряда эндогенных лигандов DAMPs (молекул, которые высвобождаются в ответ на повреждение клеток), обеспечивая быструю реакцию клетки. У млекопитающих и человека охарактеризованы 15 TLR (на 2016 г.), которые распложены на мембране, в эндосомах или в цитоплазме клеток, осуществляющих первую линию защиты (нейтрофилы, макрофаги, дендритные клетки и пр.). После связывания лиганда TLR запускают сигнальный каскад с вовлечением ряда адаптерных белков, что ведет к активации ядерных факторов и последующей продукции цитокинов и прочих молекул, ассоциированных с воспалением. TLR-сигнальный путь контролируется с помощью различных механизмов обратной связи. В целом, биологическая роль и механизмы функционирования TLR до конца не изучены.
Toll-подобные рецепторы (TLR), опосредующие распознавание молекулярных структур патогенов, экспрессируются на клетках разных типов, инициируя развитие иммунных реакций при связывании с различными лигандами. Несмотря на то, что у ряда организмов идентифицированы функциональные TLR, их биологическая роль и механизмы функционирования до конца не изучены.
Распознавание патогенов микробного происхождения является основополагающим компонентом иммунного ответа, включающим воспаление (Janeway, 1998). Этот ответ опосредуется рецепторами особого семейства, узнающими наиболее общие молекулярные компоненты (паттерны, PAMP - Pathogen Associated Molecular Patterns) микробов (вирусов, бактерий, паразитов и т.д.) и получившими название PRR (Pattern Recognition Receptors) (Medzhitov, 2000). После узнавания соответствующего специфического паттерна PRRs запускают серию сигнальных каскадов, которые представляют собой первую линию защиты от микробов. Кроме того, инициируемый PRRs сигнал запускает созревание дендритных клеток, которые подготавливают вторую линию иммунного ответа на инфекцию, известную как приобретенный иммунитет.
Toll-подобные рецепторы (TLRs) были первыми идентифицированными PRRs - рецепторами распознавания образов - англ. Pattern recognition receptors) (См. рисунок 1) (Lemaitre, 1996; Medzhitov, 1997).
Активация провоспалительных цитокинов и интерферонов через Toll-like рецепторы
Рисунок 1. Механизмы действия толл-подобных рецепторов.
Комментарий к рисунку: Активация воспалительных цитокинов и интерферона через TLRs начинается с распознавания TLR соответствующих агонистов ( красный цвет ). Взаимодействие адаптеров ТLRs и киназ из семейства IRAKs (IRAK 1 - 4) приводит к активации NF-kB (ядерного фактора «каппа-би») и MAP-киназ , основных регуляторов транскрипции цитокинов и интерферона (Lemaitre, 1996; Medzhitov, 1997).
В состоянии покоя неактивированные TLRs находятся на мембране клеток в мономерной форме. После активации Toll-подобных рецепторов происходит их олигомеризация. Олигомерный рецептор способен связывать несколько внутриклеточных адаптерных белков, которые обеспечивают последующую передачу сигнала. Эти белки имеют участок специфического связывания с активированными Toll-подобными рецепторами, TIR (от англ. Toll-interleukin-1 receptor) домен, который состоит из 3 консервативных участков, участвующих в белок-белковом взаимодействии. Всего существует 5 адаптерных белков с TIR-доменом : MyD88 , TIRAP , TRIF , TRAM и SARM . Различные рецепторы имеют свой набор этих адаптерных белков, необходимых для передачи сигнала. Только рецептор TLR4 способен связывать все 5 белков.
Строение Toll-like рецепторов
Все TLRs имеют сходное строение и представляют собой интегральные трансмембранные белки, т.е. белки, которые насквозь пронизывают липидный бислой, в котором они постоянно находятся (интегральные, т.к. прочно связаны с цитоплазматической мембраной (интегрированы). Поверхностная зона молекулы, ответственная за связывание лиганда, представлена N-концевой областью аминокислотной последовательности из 19-25 повторяющихся участков, обогащенных лейцином. Далее следует переходный участок, отвечающий за прикрепление рецептора к клеточной мембране, обогащенный цистеином. Внутренняя дистальная часть рецептора представлена TIR (Toll/IL-receptor) доменом, получившим свое название из-за одинакового строения этого участка у TLRs и у рецепторов цитокинов семейства IL-1 .
Значимость Toll-like рецепторов
Важное значение участия TLRs в деятельности иммунной системы было показано в экспериментальных работах на нокаут-мышах, имеющих искусственно вызванные мутации генов различных TLRs. Так, мыши, имеющие мутацию гена, кодирующего TLR4, погибали при инфицировании 1-2 колониеобразующими единицами (КОЕ) Salmonela typhimurium, в то время как у нормальных животных гибель происходила при введении более 2000 КОЕ этих бактерий. В других экспериментах была показана высокая восприимчивость TLR4-дефицитных мышей к Escherichia coli, Neisseria meningitides и Candida albicans. Подобные результаты были получены и при изучении роли TLRs в защите от вирусных инфекций. Опубликованы результаты исследований, в которых показано участие TLRs при развитии опухолей.
Участие Толл-подобных рецепторов во врожденном иммунитете
Участие Toll-like рецепторов во врожденном иммунитете обеспечивается:
1. Инициацией выделения провоспалительных цитокинов, необходимых для физиологического иммунологического ответа при различных воздействиях, среди которых одно из центральных мест занимают различные инфекции;
2. регуляцией активности нейтрофилов; особую роль при этом играют TLR-2 и TLR-4, первый из которых защищает клетки от апоптоза, а второй проявляет себя как важный регулятор выживаемости нейтрофилов (см. рис. 3);
3. контролем активации, дифференциации и выживаемости В-лимфоцитов, в котором активное участие принимают TLR-2, TLR-4 и TLR-9 (этот путь активации В-лимфоцитов сопровождается усилением выброса кальция, фосфорилированием некоторых киназ, усилением эндоцитоза, синтеза иммуноглобулинов и рассматривается как альтернативный путь активации В-лимфоцитов);
4. обеспечением поддержания врожденного иммунитета кишечника, что связано с экспрессией TLRs эпителиальными клеками его слизистой;
5. участием в функционировании клеток центральной нервной ситемы, большинство которых экспрессируют TLRs (микроглия, нейроны, астроциты, эндотелиальные клетки сосудов мозга), имеются данные о дифференцированном влиянии TLRs на функции микроглии.
Участие Толл-подобных рецепторов в приобретенном иммунитете
Участие Toll-like рецепторов в приобретенном иммунитете обусловлено:
1. Активацией CD4 + и CD8 + T-лимфоцитов;
2. стимуляцией функций различных антиген-распознающих клеток: дендритных, которые экспрессируют TLR-2, TLR-3, TLR-4, TLR-7, TLR-9;
3. активацией макрофагов, тучных клеток, в частности, с участием TLR-9, что особенно выражено при действии генетического материала ДНК-вирусов бактерий, грибов;
4. активным включением в экспансию и функционирование регуляторных клеток — T-reg, которые экспрессируют высокий уровень TLR-4, TLR-5, TLR-7 и TLR-8 (см. рис. 3);
5. регуляцией гомеостаза фибробластов, миофибробластов, фибробластоподобных синовиоцитов, эндотелиальных и эпителиальных клеток, в частности, с участием TLR-2, TLR-4, TLR-6;
6. регуляцией клеток нормального эпителия (TLR-2, TLR-3, TLR-4, TLR-5), а также клеток эндотелия;
7. потенцированием приобретенного иммунитета с включением различных механизмов
Лиганды Толл-подобных рецепторов
Для TLRs также наиболее подробно изучен и идентифицирован спектр PAMPs . TLRs - это трансмембранные белки первого типа, содержащие лейцин-богатые повторы в эктодомене, трансмембранный и цитозольные домены. Эктодомен узнает микробные паттерны, в то время как цитозольный домен активирует сигнальные пути в цитоплазме клетки. В зависимости от локализации TLRs в клетке выделяют рецепторы, расположенные в цитоплазматической мембране (TLR1, TLR2, TLR4, TLR5, TLR6, TLR10 и TLR11) или в мембранах внутриклеточных органелл (TLR3, TLR7, TLR8 и TLR9) — лизосом, эндосом, аппарата Гольджи. Лигандами рецепторов, локализованных на цитоплазматической мембране, являются поверхностные структуры микроорганизмов — липопротеин, липополисахариды, флагеллин, зимозан.
Варианты Toll-подобных рецепторов. NOD-белки
ФГБУ НИИ комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний СО РАМН, Кемерово
НИИ комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний СО РАМН, Кемерово
кафедра анестезиологии и реаниматологии Кемеровской государственной медицинской академии
Значение TOLL-подобных рецепторов в патогенезе инфекционного эндокардита
Журнал: Кардиология и сердечно-сосудистая хирургия. 2012;5(6): 87‑90
Понасенко А.В., Головкин А.С., Григорьев Е.В. Значение TOLL-подобных рецепторов в патогенезе инфекционного эндокардита. Кардиология и сердечно-сосудистая хирургия. 2012;5(6):87‑90.
Ponasenko AV, Golovkin AS, Grigor'ev EV. Significance of TOLL-like receptors in pathogenesis of infectious endocarditis. Kardiologiya i Serdechno-Sosudistaya Khirurgiya. 2012;5(6):87‑90. (In Russ.).
В последнее время все большее внимание уделяется теории вовлеченности рецепторов врожденного иммунитета в патогенез инфекционного эндокардита. Наибольшее внимание исследователей заслужили TOLL-подобные рецепторы (TOLL-like receptors, TLR).
TOLL-подобные рецепторы обнаружены на многих клетках организма и в первую очередь на тех, которые отвечают за врожденный иммунитет (макрофагах, дендритных клетках, эозинофилах, тучных клетках, натуральных киллерах), на Т- и В-лимфоцитах, а также на кардиомиоцитах [17].
Углубленное изучение роли TOLL-подобных рецепторов в формировании инфекционного поражения эндокарда определяется необходимостью поиска новых дооперационных диагностических критериев оценки вероятности благополучного исхода хирургического вмешательства.
По данным статистических исследований Лозаннского университета, подготовленных для Всемирной организации здравоохранения, в 2010 г. около 57% общей смертности населения в России приходится на сердечно-сосудистые заболевания [12].
Среди всех сердечно-сосудистых заболеваний важное место занимают приобретенные пороки клапанов сердца. Клинические проявления их весьма многообразны, в зависимости от этиологии, локализации, степени поражения клапанов, длительности существования порока, сформировавшегося нарушения гемодинамики и сопутствующих заболеваний [4].
В последнее десятилетие на второе место среди причин приобретенных пороков сердца вышли инфекционные эндокардиты. Если 10—15 лет назад инфекционное воспаление эндокарда выявлялось у пациентов на фоне сформированного порока сердца, то в настоящее время участились так называемые первичные эндокардиты, когда инфекционные агенты поражают неизмененные клапаны. Серьезной проблемой стали инфекционные эндокардиты трехстворчатого клапана у лиц, применяющих внутривенные наркотики [8].
Тяжесть течения и частота летальных исходов при инфекционных эндокардитах во многом определяется видовым составом возбудителей. Чаще это стафилококки и стрептококки, но удельный вес грамотрицательных бактерий и грибов, резистентных к антибактериальной терапии, постепенно увеличивается. Оценить патогенетическую роль видового состава возбудителей можно исходя из количества смертельных исходов, приходящихся на каждый вид возбудителя. Так, при инфекционном эндокардите, вызванном золотистым стафилококком, летальность составляет 60—80%, грамотрицательной флорой — 47—72%, а при грибковом эндокардите — до 100% [6].
Удельный вес инфекционного эндокардита (ИЭ) в структуре приобретенных пороков сердца среди жителей Сибирского региона составляет 33%. Из них первичный ИЭ — 45,9%, вторичный — 39%, протезный — 15,1%. Поздний протезный ИЭ составил 57% в структуре всех дисфункций протезированных клапанов сердца, что значительно превышает общероссийские показатели — 33,4% [1].
ИЭ — заболевание инфекционной природы с локализацией возбудителя на клапанах сердца, пристеночном эндокарде, протекающее с клинической картиной выраженной септической интоксикации, сосудистыми осложнениями и с высокой летальностью. Образование микробных вегетаций на створках клапанов приводит к дегенеративно-дистрофическим изменениям и обусловливает необходимость протезирования [2].
Необходимость хирургического лечения пациентов с этой патологией определяет активное внедрение новых хирургических технологий и необходимость поиска новых диагностических критериев для оценки вероятности благополучного исхода хирургического вмешательства.
Основываясь на современных знаниях, к патогенетическим факторам развития ИЭ можно также отнести и генетически детерминированное или филогенетически сформированное ослабление иммунного надзора за микробным биоценозом организма. В последнее время все большее внимание уделяется теории вовлеченности рецепторов врожденного иммунитета в патогенез ИЭ.
Иммунная система человека традиционно разделена на врожденный и адаптивный компоненты — каждый с различной функцией и ролью. Деление условно потому, что взаимодействие множества влияющих дуг на друга звеньев очень тесное, и не всегда их функции можно четко разграничить. Совместное функционирование создает очень мощную, имеющую множество звеньев, защиту [9, 15].
Первым эволюционным этапом является врожденный иммунитет. Его задача — распознавание и уничтожение чужеродных агентов. Эффекторные механизмы врожденного иммунитета активизируются немедленно после инвазии чужеродного агента и начинают контролировать его репликацию. Реакции врожденного иммунитета реализуются клеточными (нейтрофилы, моноциты/макрофаги, дендритные клетки, естественные киллеры) и гуморальными (хемокины, антибактериальные пептиды, компоненты комплемента, белки острой фазы воспаления, матриксная металлопротеиназа и ее антагонисты, тканевые ингибиторы металлопротеиназы) звеньями иммунной системы. Одним из основных свойств его реакций, реализующихся за счет клеточного звена, является способность распознавать чужеродный агент и отличать чужеродные молекулы от продуктов апоптоза собственных клеток, образующихся в норме [7, 11].
Координация реакции врожденного иммунитета осуществляется посредством рецепторов, различающих стереотипные и консервативные в эволюции молекулы микроорганизмов, присущие одновременно большим систематическим группам микробов и выполняющие стереотипные жизненно важные функции [5].
Классы молекул, синтезируемые исключительно микробами, называют ассоциированными с патогенами молекулярными структурами (ассоциированные с патогеном молекулярные паттерны — рathogen-associated molecular patterns — PAMP). Наиболее известными PAMP, характерными для больших групп патогенов, являются бактериальный липополисахарид — ЛПС (грамотрицательные бактерии), липотейхоевые кислоты (грамположительные бактерии), пептидогликан (грамотрицательные и грамположительные бактерии) маннаны, бактериальная ДНК, двуспиральная РНК (вирусы) и глюканы (грибы).
В процессе изучения PAMP выяснилось, что для выявления микробной инвазии врожденная иммунная система высших позвоночных использует два способа:
— собственно распознавание чужеродных для организма молекулярных структур микробного происхождения (собственно PAMP);
— распознавание эндогенных факторов, синтезируемых de novo или изменяющих свою локализацию в ответ на инфекцию или иной стресс для клетки (ассоциированные со стрессом молекулярные паттерны — disstress-associated molecular patterns — DAMP) [19—21].
Таким образом, врожденная иммунная система может реагировать как непосредственно на микробы, так и на потенциально опасные изменения в организме, вызванные инфекцией или другими патологическими процессами.
Для быстрого ответа врожденная иммунная система использует неклональные наборы распознающих рецепторов, называемых паттерн-распознающими рецепторами (pattern-recognition receptors — PRR). Распознавание PAMP осуществляется только распознающими паттерн рецепторами. В распознавании DAMP участвуют как PRR, так и специализированные рецепторы, предназначенные только для выявления «измененного своего» [14, 25].
По современным данным [10], существует несколько групп паттерн-распознающих рецепторов, которые могут секретироваться, экспрессироваться на поверхности или внутри клетки.
По функции PRR можно разделить на две группы: эндоцитозные и сигнальные (см. таблицу).
Эндоцитозные PRR (маннозные рецепторы и скавенджер-рецепторы) экспрессированы на поверхности антигенпредставляющих клеток (фагоцитов). После распознавания соответствующего РАМР они опосредуют поглощение и доставку к лизосомам патогена, где впоследствии происходит его разрушение с образованием антигенных детерминант, которые в комплексе с молекулами главного комплекса гистосовместимости II класса представляются клеткам адаптивной иммунной системы и запускают классический иммунный ответ.
К сигнальным относят NOD и TLR-рецепторы. NOD (1,2-nucleotide-binding oligomerization domain containing (1,2)-NLR, NOD-подобные рецепторы) — цитозольные сенсоры компонентов клеточной стенки бактерий. Находясь в цитозоле, NOD-1 и NOD-2-рецепторы могут индуцировать экспрессию противовоспалительных и антимикробных факторов в ответ на стимуляцию компонентами клеточной стенки бактерий, однако наиболее важной их функцией является активация инфламасом — мультипептидных комплексов, необходимых для секреции цитокинов семейства интерлейкинов (IL-1, IL1β, IL-18, IL-33) [23, 28, 29].
Наибольшее внимание исследователей заслужили TOLL-подобные рецепторы (TLR). В настоящее время известно 13 видов TLR, 10 из которых распознают практически все известные РАМР грамположительных и грамотрицательных бактерий, вирусов и грибов. Кроме того, среди лигандов TLR могут быть отдельные синтетические препараты, ряд эндогенных продуктов, появление которых свидетельствует о присутствии иной (неинфекционной) опасности (белки теплового шока и мочевую кислоту, продукты некроза и апоптоза).
Установлено, что PRR являются белками различных семейств. Как правило, в молекуле PRR присутствует один или несколько консервативных доменов. Разнообразие PRR создается как ограниченными структурными вариациями в пределах одного домена, так и различным сочетанием доменов. Вариабельность доменной структуры PRR определяет их разнообразную локализацию — во внеклеточных средах, на поверхностной мембране клеток, на мембранах эндоплазматической сети и эндолизосом, в цитозоле. Благодаря этому врожденная иммунная система осуществляет надзор за большинством компартментов клетки и организма [3, 26].
Наличие TLR генетически обусловлено, поэтому в небольших количествах они находятся на клетках естественного иммунитета (как, впрочем, и на других клетках организма) уже при рождении ребенка. После контакта с микрофлорой количество рецепторов увеличивается. Следовательно, клетки организма человека в зависимости от количества проявляющихся на них TLR могут находиться в активном и неактивном состоянии. При раздражении микробными продуктами происходит активация клеток, т.е. на них увеличивается количество TLR. В целом TLR характеризуются довольно низкой экспрессией на поверхности клеток (для моноцитов от нескольких сотен до нескольких тысяч молекул на клетку) [15]. Отмечается возрастное снижение степени экспрессии TLR. Возможно, это является одной из причин повышения чувствительности к инфекциям у пожилых людей. Наблюдаются также индивидуальные особенности экспрессии, что может быть связано с индивидуальной чувствительностью к возбудителям различных заболеваний. Повышенная индивидуальная восприимчивость также обусловлена мутациями в генах TLR. Так, мутации в гене TLR4, детерминирующем распознавание ЛПС грамотрицательных бактерий, приводят к отмене ответа на стимуляцию ЛПС и повышают чувствительность к инфицированию грамотрицательной флорой [18, 27]. Сдвиги в составе TLR и нарушения их регуляторной функции могут стать причиной самых разных патологий. Так, снижение активности TLR сказывается на микробном биоценозе. И тогда условно-патогенная микрофлора становится постоянной микрофлорой организма, что приводит к атипичным формам воспалительных процессов. Повышенная активность TLR, напротив, связана с развитием аллергических и аутоиммунных заболеваний. Вполне вероятно также, что патологические состояния в организме, вызванные пониженной активностью одних TLR, могут приводить к повышению активности других с развитием соответствующих патологий. Не менее важно, что за счет TLR иммунная система, кроме всего прочего, следит за набором микроорганизмов, оптимальным для жизнедеятельности человека.
Помимо образраспознающей, система TLR обладает и общерегуляторной функцией, координирующей связи между врожденным и приобретенным иммунитетом. Распознавание микробных компонентов TLR инициирует активацию сигнальных путей, в результате чего происходит экспрессия множества генов, в том числе генов цитокинов (IL-1, -2, -6, -8, -12, TNFα, INFγ) и других ко-стимуляторных молекул [13, 24, 30]. На уровне организма активация синтеза и секреции перечисленных молекул приводит к развитию воспалительной реакции с подключением всех имеющихся систем защиты от патогенов. На клеточном уровне эффект реализуется в трех направлениях. Во-первых, происходят активация самих фагоцитов и значительное усиление их эффекторного потенциала (фагоцитоз, переваривающая активность, продукция активных форм кислорода), что нередко ведет к элиминации патогенов без участия адаптивной иммунной системы. Во-вторых, уже имеющиеся антигенспецифические клетки адаптивного иммунитета переходят в активированное состояние и усиливают свои эффекторные функции. В частности, зрелые В-лимфоциты увеличивают продукцию иммуноглобулинов и становятся более чувствительными к антигенной стимуляции, а Т-эффекторы наращивают киллерные функции. В-третьих, происходит активация (прайминг) нативных лимфоцитов и подготовка их к началу адаптивного иммунного ответа [29, 31].
Современные представления о жизненном цикле микроорганизмов и их изменчивости, позволяющей им адаптироваться к условиям окружающей среды, включают положение о том, что микроорганизмы в ходе эволюции выработали механизмы ухода от ответа врожденного иммунитета [14, 16]. Это служит одной из причин генерализации инфекции. Вторая причина — служат глубокие нарушения тканевого метаболизма, прежде всего в окружении активно вегетирующего первичного патологического микробиоценоза, а затем, по мере развития системных метаболических расстройств, и в отдаленных регионах, где вторичные нарушения клеточного метаболизма приводят к морфофункциональным изменениям, соответствующим позитивной (т.е. привлекающей) тропности микропатогенов, проникших в микрососудистое русло.
Все изложенное указывает на то, что дефекты в системе TLR (нарушение распознавания лигандов или изменение уровня экспрессии TLR, трансдукции сигнала, выработки эффекторных молекул, а также полиморфизм генов) могут приводить к развитию инфекционного эндокардита.
Таким образом, учитывая известные факты о патогенезе заболевания и значении рецепторов, распознающих патоген в идентификации возбудителя, инициации иммунного ответа и воспалительной реакции, следует считать целесообразным углубленное изучение роли TLR как ключевых индукторов провоспалительных цитокинов и антимикробных пептидов, в формировании инфекционного поражения эндокарда.
Роль рецепторов NOD1 и NOD2 в распознавании патогенов в женском репродуктивном тракте
Рецепторы NOD1 и NOD2 относятся к семейству NOD-подобных рецепторов (NOD-like receptors, NLRs). Они являются цитозольными рецепторами клеток врожденного иммунитета, распознающими компоненты пептидогликана бактерий и РНК вирусов. NOD1 и NOD2 экспрессируются во всех органах женского репродуктивного тракта, при этом максимальная их экспрессия наблюдается в маточных трубах. Экспрессия мРНК NOD1 в эндометрии не зависит от фазы менструльного цикла, в то время как экспрессия NOD2 максимальна в позднюю секреторную фазу. NOD1 и NOD2 способны распознавать ряд условно-патогенных и патогенных бактерий, а также вирусов и простейших. Некоторые микроорганизмы (Listeria monocytogenes, Neisseria gonorrhoeae) имеют механизмы, позволяющие избегать распознавания, что обеспечивает их длительную внутриклеточную персистенцию.
Уникальность женского репродуктивного тракта заключается в его способности одновременно выполнять функцию защиты от патогенов и обеспечивать иммунологическую толерантность к сперматозоидам и наполовину чужеродному плоду [1].
Система врожденного иммунитета, которая является первой линией иммунной защиты, осуществляет распознавание патогенных микроорганизмов с помощью сигнальных рецепторов. Роль Толл-подобных рецепторов в патогенезе репродуктивных осложнений наиболее изучена [2]. Однако недавно были открыты и другие группы сигнальных рецепторов, среди которых наибольший интерес представляют NOD-подобные рецепторы.
NOD-подобные рецепторы (NOD-like receptors, NLRs) - это семейство рецепторов, состоящее из 23 структурно родственных белков [3], играющих важную роль в индукции иммунного ответа и апоптоза, а также в процессе развития зиготы [4].
NLRs разделяют на группы в зависимости от их структуры и биологических функций в организме человека.
К группе рецепторов, играющих роль в процессах репродукции, относят NLRP 2, 4, 5, 8, 9, 11, 13 и 14 [5]. Показана их важная роль в развитии зиготы на стадии морулы, в патогенезе трофобластической болезни и болезней геномного импринтинга (синдрома Беквита-Видемана и Сильвера-Рассела) [4, 5].
Большая группа NLRs индуцирует воспалительный ответ. NLRP1, NLRC4 и NLRP3 участвуют в образовании инфламмасом [6, 7]. Функции NLRP6, NLRP7 и NLRP12 изучены недостаточно хорошо, однако предполагают, что они способны играть роль в образовании инфламмасом, а также ингибировать NF-kB-зависимую продукцию цитокинов 8.
Рецепторы NOD1 и NOD2 не участвуют в образовании инфламмасом, но при связывании с пептидогликаном бактерий и вирусной РНК индуцируют выработку провоспалительных цитокинов, интерферонов, а также активируют процессы аутофагии [5]. Данные рецепторы представлены во всех отделах женского репродуктивного тракта.
Рецепторы NOD1 и NOD2. Рецепторы NOD1 (синонимы: NLRC1, CARD4) и NOD2 (синонимы: NLRC2, CARD15), как и остальные члены семейства NLRs, являются цитоплазменными рецепторами системы врожденного иммунитета [11]. Есть данные, что NOD1 и NOD2 могут перемещаться на клеточную мембрану, к месту бактериальной инвазии [12]. NOD1 экспрессируется, как гемопоэтическими, так и негемопоэтическими клетками, NOD2 - гемопоэтичскими и некоторыми эпителиальными клетками [13, 14].
Активация NOD1 происходит при связывании c диаминопимелиновой кислотой (iE-DAP), являющейся частью пептидогликана всех грамотрицательных и некоторых грамположительных бактерий. NOD2 связывается c мурамилпептидом, который является основной структурной единицей пептидогликана и входит в состав клеточной стенки, как грамположительных, так и грамотрицательных бактерий [12].
Основные сигнальные пути рецепторов NOD1 и NOD2 представлены на рисунке.
Связывание NOD1 и NOD2 c компонентами пептидогликана приводит к выработке антимикробных пептидов, провоспалительных цитокинов и хемокинов [13].
NOD1 и NOD2 способны распознавать вирусную РНК, что приводит к стимуляции выработки и.
ГОУ ВПО МГУПП НИУВ, Москва
Государственный институт усовершенствования врачей МО РФ, Москва
Роль Toll-подобных рецепторов в патогенезе некоторых дерматозов
Журнал: Клиническая дерматология и венерология. 2011;9(5): 13‑20
Сорокина Е.В., Масюкова С.А. Роль Toll-подобных рецепторов в патогенезе некоторых дерматозов. Клиническая дерматология и венерология. 2011;9(5):13‑20.
Sorokina EV, Masiukova SA. The role of Toll-like receptors in pathogenesis of certain dermatoses. Klinicheskaya Dermatologiya i Venerologiya. 2011;9(5):13‑20. (In Russ.).
В статье рассмотрены сведения об одном из ключевых компонентов иммунной системы - Toll-подобных рецепторах. Обобщены данные исследований функций и структуры Toll-подобных рецепторов и их роли в патогенезе некоторых дерматозов.
Система врожденного распознавания, сформированная в процессе эволюции позвоночных, реализуется с помощью клеток-эффекторов, участвующих в первой линии защиты от патогена. К ним относят следующие типы: эпителиальные клетки, макрофаги, дендритные клетки, гранулоциты, тучные клетки, NK-клетки и др. Данные эффекторы обладают фагоцитарной и киллерной активностью, обеспечивают сеть сигналов, активирующих и направляющих антигенспецифический ответ клетками адаптивной иммунной системы. Эти клетки служат «мостиком» между патогенассоциироваными молекулярными структурами (PAMPs) и антигенспецифическими клетками адаптивного иммунного ответа, транслируют сигналы специфических наследственно закодированных рецепторов (PRRs) в растворимые медиаторы, которые связываются с Т- и В-клетками через специфические цитокин/хемокиновые рецепторы. Одним из ключевых по значимости событий является синтез комплекса провоспалительных цитокинов, стимулирующих большинство этапов воспаления и обеспечивающих активацию разных типов клеток, участвующих в поддержании и регуляции воспаления. Из нескольких функционально различающихся классов PRRs наиболее хорошо охарактеризованы Toll-подобные рецепторы (TLRs), относящиеся к сигнальным PRRs и являющиеся важным компонентом врожденной иммунной системы. Результаты многочисленных экспериментальных исследований, а также накапливающийся клинический опыт убедительно свидетельствуют о ключевой роли TLRs в патогенезе иммунопатологических заболеваний [1—3].
В последние годы появляется все больше сведений, указывающих на роль микробных факторов в реализации аллергопатологии у лиц, генетически к ней предрасположенных. Известно, что микробная инфекция может оказывать в одних случаях предупреждающее, а в других — провоцирующее действие в патогенезе аллергической патологии. Изучение формирования ответа врожденной иммунной системой и ее способности активировать адаптивные механизмы поможет распознать тактику микроорганизмов, позволяющую ускользать от иммунологического надзора.
Исследования TLRs при кожных заболеваниях носят фрагментарный характер. В зарубежной литературе [4—10] имеются единичные статьи обзорного характера, посвященные исследованиям TLRs и цитокинов при некоторых дерматозах, а также изучению функции плазмацитоидных дендритных клеток при аутоиммунной патологии и онкологических заболеваниях — актиническом кератозе, меланоме, базально-клеточной карциноме. Большинство работ посвящено изучению роли TLRs при инфекционных заболеваниях, в том числе дерматозах инфекционной этиологии [6, 11]. Узнавание PAMPs Toll-подобными рецепторами инициирует сигнальный каскад, который вызывает выработку провоспалительных цитокинов, хемокинов, антимикробных пептидов и энзимов в коже, активацию транскрипционных факторов, активатора протеина-1 и ядерного фактора-κB (NF-κB) [12]. TLRs играют ключевую роль в детекции вторгающихся патогенов в коже и инициируют кожный иммунный ответ. В эпидермисе эти рецепторы экспрессируются, в том числе на кератиноцитах и клетках Лангерганса. TLRs идентифицированы на эпителиальных клетках, что указывает на их участие в формировании эпителиального антимикробного барьера [13, 14].
Ряд исследований [15], посвященных изучению роли TLRs при аллергодерматозах, проводился на примере атопического дерматита (АтД). Значительное влияние на течение АтД оказывает колонизация кожи больных патогенными и условно-патогенными микроорганизмами. Часто течение заболевания осложняется инфекциями, вызванными S. aureus или Herpes simplex virus. При АтД при колонизации кожи S. aureus пептидогликан клеточной стенки микроба индуцирует продукцию кератиноцитами в очагах поражения медиаторов воспаления и цитокинов, включая GM-CSF. В ходе изучения экспрессии TLRs в эпидермисе и культуре кератиноцитов установлено, что TLR2 является специфическим рецептором для S. aureus. Дисфункция в TLR2-сигналах является причиной стафилококковой персистенции у пациентов с аллергодерматозами в результате нарушения индукции антимикробных пептидов на примере β-дефензина-2. Подобно другим аллергическим заболеваниям, патофизиология АтД вовлекает Th2-тип иммунного ответа в коже. Когда активируются Th2-клетки, продукция провоспалительных цитокинов и хемокинов поддерживает персистенцию воспаления. При АтД цитокины — интерлейкин-5 (ИЛ-5), ИЛ-13 и фактор некроза опухоли-α (ФНО-α), ИЛ-17, а также ИЛ-31, который экспрессируется прежде всего в коже в Th2-клетках, возможно, играют ведущую роль в развитии воспаления, следующим за кожной экспозицией антигенов [16]. У пациентов, страдающих одновременно АтД и герпетической экземой, наблюдается значительно более низкая продукция антимикробных пептидов, особенно семейства кателицидинов, в кератиноцитах по сравнению с неосложненными формами АтД, а у кателицидин-дефицитных мышей показан высокий уровень репликации вируса простого герпеса 2-го типа [17, 18]. Кателицидины ингибируют функцию гиалуронана — полимера гликозаминогликанов, являющегося эндогенным лигандом для TLR4 и TLR2, и оказывают противовоспалительную активность in vitro и in vivo, способствуя уменьшению высвобождения цитокинов в макрофагах, а дефицит кателицидинов способствует хронизации аллергического дерматита [19]. Мутации в гене R753Q TLR-2 коррелировали с наиболее тяжелым течением АтД, высокими уровнями IgE и большей подверженностью колонизации золотистым стафилококком [18]. Идентифицирован полиморфизм в TLRs у пациентов с АтД. Выявлена ассоциация полиморфизма в TLR2 (R753Q) с тяжелой инфекцией, вызванной S. aureus. У больных АтД обнаружено значительное ослабление в TLR2 опосредованной продукции провоспалительных цитокинов моноцитами периферической крови [20—22]. Ослабление функции TLRs при АтД может способствовать повышению чувствительности к бактериальной и вирусной инфекции, распространению высыпаний и тем самым участвовать в патогенезе заболевания [23]. При сравнительном анализе уровней антимикробных пептидов в здоровой коже при АтД и псориазе в очагах АтД наблюдались более низкие уровни экспрессии, особенно была снижена продукция двух антимикробных пептидов — LL-37 и β-дефензина-2. У больных АтД также наблюдалось снижение экспрессии дефензинов hBD-2 и hBD-3, а Th2-цитокины ИЛ-4 и ИЛ-13 супрессировали индукцию hBD-2 и hBD-3 mRNA туморнекротическим фактором ФНО-α в кератиноцитах [24, 25]. Гипотетически дисфункция в TLR2-сигналах у пациентов с АтД может являться причиной рецидивов стафилококковой инфекции. Несмотря на то, что точная роль TLRs в патофизиологии АтД не окончательно ясна и находится в стадии изучения, значение дисфункции TLR2 в патогенезе этого дерматоза очевидно [21, 25, 26]. Активация же TLR2-сигналов способствовала индукции β-дефензина, способствуя нормализации уровней антимикробных пептидов. Показано, что применение агонистов TLR2 при АтД может напрямую стимулировать Т-клетки, NK-клетки и дендритные клетки к продукции ИФН-γ. Потеря этого эффекта у TLR2-/-мышей может способствовать их нежелательному Th1-ответу кожной чувствительности. При длительном хроническом течении АтД в очагах наблюдается гиперэкспрессия ИФН-γ и это, по мнению авторов, может свидетельствовать о его важной роли в апоптозе кератиноцитов и пролонгировании кожного воспаления [27]. M. Howell и соавт. [28] показали повышение экспрессии гена ИЛ-10 в очагах АтД. Применение при лечении АтД кожных эксплантов с анти-ИЛ-10 стимулировало экспрессию антимикробных пептидов дефензина hBD-2 и кателицидина LL-37.
Определенную роль в патогенезе дерматозов играет микробный фактор, осложняя течение заболевания. Липофильные грибы Malassezia furfur задействованы в развитии псориатических поражений волосистой части головы. Человеческие кератиноциты, инфицированные M. furfur, регулируют TLR2, MyD88, HBD-2, HBD-3 и ИЛ-8 mRNA, повышая экспрессию генов HBD-2 и ИЛ-8. Ингибирование экспрессии генов HBD-2 и ИЛ-8 осуществляется анти-TLR2 нейтрализующими антителами [29]. Хорошо известно, что Propionibacterium acne является ключевой бактерией в развитии акне. Пептидогликан грамположительной бактерии P. acne является экзогенным лигандом для TLR2 и действует как один из сигнальных корецепторов для CD14. J. Kim и соавт. [30], исследовавшие биопсийный материал, полученный из очагов у больных акне, выявили, что TLR2 обильно экспрессировался на перифолликулярных и перибульбарных макрофагах, и концентрация TLR2-несущих клеток и экспрессия in vivo TLR2 и TLR4 в эпидермисе повышалась с эволюцией высыпаний. Грамположительный микроб P. acnes, индуцируя секрецию провоспалительных цитокинов ИЛ-6, ИЛ-8, ИЛ-12, способствует воспалению при акне, а воспалительный ответ индуцируется TLR2. В последних исследованиях выявлено, что ретиноиды, используемые для терапии акне, могут снижать TLR2-сигналы на моноцитах и уменьшают воспалительную реакцию в очагах.
При изучении патогенеза Лайм-боррелиоза было установлено, что липопротеины боррелий, в частности OspA, являются потенциальными активаторами воспалительной реакции за счет связывания с CD14 и TLR2 на макрофагах. В результате этого происходит индукция секреции макрофаг-опосредованных провоспалительных цитокинов рецепторами TLR2, TLR6, TLR1/2, TLR5, TLR9. Димеры рецепторов TLR2/TLR6, TLR2/TLR1 через распознавание триацилированых липопротеинов, таких, как Borrelia burgdorferi OspA, флагеллина, пептидогликанов и зимозана, участвуют в активации ядерного транскрипционного фактора Nf-kB. J. Salazar и соавт. [31], исследовавшие периферическую кровь и аспираты у пациентов с мигрирующей эритемой Афцелиуса-Липшутца, обнаружили высокую экспрессию TLR2, TLR1 и TLR4 на поверхности моноцитов, макрофагов, моноцитоидных и плазмоцитоидных дендритных клеток. Также было установлено, что при развитии мигрирующей эритемы Афцелиуса—Липшутца продукция флагеллина способствует выраженной экспрессии TLR5 и усилению функциональной активности TLR5 на человеческих кератиноцитах. В развитии Лайм-артрита ведущую роль традиционно приписывают Th1-цитокинам, таким как ИФН-γ [32]. Однако в ходе исследований было выявлено, что OspA может участвовать в запуске аутоиммунного воспаления и провоцировать развитие артрита через дифференциацию Th-клеток, которые экспрессируют ИЛ-17 [33]. В эксперименте на B. burgdorferi-вакцинированных мышах также было показано, что ИЛ-17 играет ключевую роль в развитии артрита. Более того, ИЛ-17 может стимулировать фибробласты и синовиоциты к продукции провоспалительных цитокинов, включая ИЛ-6. Данный цитокин в свою очередь может стимулировать дополнительную TGF-β-опосредованную Th17-клеточную пролиферацию до тех пор, пока концентрация инфекционного агента не снизится до значений, не эффективных для индуцирования дальнейшего воспаления [5].
Кератиноциты в неповрежденной коже служат барьерными клетками, не относящимися к иммунной системе. Однако под влиянием повреждения и действия микроорганизмов и их продуктов, а затем цитокинов, они активизируются, экспрессируют молекулы адгезии и начинают выделять цитокины, служащие пусковыми факторами и медиаторами иммунных реакций в коже [34]. Чрезмерная активация Th2-клеток, поддерживаемая TLRs, может привести к перевесу провоспалительных цитокинов и инициации развития хронического воспаления и аутоиммунных заболеваний. При изучении экспрессии TLRs при псориазе результаты носят противоречивый характер. В отличие от АтД, псориаз ассоциируется с Th1-цитокиновым профилем и с Th17-цитокиновым профилем [35, 36]. При исследовании биопсийных фрагментов неповрежденной кожи у больных псориазом и нормальной неизмененной кожи здоровых доноров продемонстрировано, что нормальные кератиноциты экспрессируют TLR1, TLR2 и TLR5 во всех слоях эпидермиса, но более выраженная экспрессия наблюдается в базальных кератиноцитах. В псориатических очагах экспрессия TLR2 была значительно выше в верхних слоях эпидермиса, а экспрессия TLR5 снижена в базальных кератиноцитах [37]. Однако в ряде исследований показано, что базальные кератиноциты в псориатических очагах диффузно и в больших количествах экспрессируют TLR1, TLR2, TLR4, TLR5 и TLR9 [4, 38—41].
Важную роль в реализации врожденного иммунитета наряду с цитокинами играет семейство антимикробных пептидов, которые служат первичной защитой от патогенов, действуя как эндогенные природные антибиотики, выполняя функцию киллинга микробов, и как сигнальные молекулы, вызывающие активацию иммунных клеток. К ним относят дефензины, кателицидины и дермцидин. Однако кожа человека экспрессирует много молекул — ингибиторов протеаз, хемокинов, нейропептидов, обладающих высокой антимикробной активностью.
Проведено исследование уровней антимикробных пептидов у пациентов с АтД и псориазом. Установлено, что у больных АтД в коже наблюдается низкий уровень экспрессии антимикробных пептидов. Известно, что псориатические высыпания, в отличие от АтД, высокорезистентны к суперинфекции патогенными бактериями, такими как S. aureus [3]. Это частично объясняется выявленными у больных псориазом высокой экспрессией и активностью антимикробных пептидов, в том числе кателицидина LL-37 пептида, изолированного из очагов поражения и образующего комплексы с человеческой ДНК, активирующего плазмоцитоидные дендритные клетки [16, 42, 43]. LL-37/self-DNA комплексы в псориатических высыпаниях способствуют повышению продукции ИФН-α вследствие активации TLR9 на плазмоцитоидных дендритных клетках, что впоследствии активирует Т-клеточный ответ, который, вероятно, может лежать в основе кожного воспаления при псориазе [25, 44, 45]. Кроме того, выявлена высокая экспрессия кератиноцитами в псориатических высыпаниях белков теплового шока, которые могут стимулировать секрецию TLR4 на антигенпрезентирующих клетках, главным образом, клетках Лангерганса, играя главную роль в созревании и секреции ФНО-α и ИЛ-12 и участвуя таким образом в иммунопатологии псориаза [39]. L. Miller и соавт. [40, 46] продемонстрировали, что в псориатических высыпаниях и заживающих ранах уровень ростового фактора TGF-α кератиноцитов был повышенным, что приводило к усилению экспрессии TLR5 и TLR9 и TLR-зависимой продукции провоспалительных цитокинов, в том числе ИЛ-8 и β-дефензинов. Однако в ряде исследований [28, 47-49] показано, что при псориазе супрессия реакций гиперчувствительности может быть вызвана нарушением созревания дендритных клеток и снижением высвобождения провоспалительных цитокинов в дендритных клетках вследствие ингибирования функций TLR4 высокими уровнями кателицидина LL-37 в очагах.
Таким образом, накапливаются данные о том, что TLRs и их лиганды не только обеспечивают противоинфекционную защиту, но, способствуя развитию воспалительного ответа, играют важную роль в патогенезе аутоиммунных заболеваний. В ряде исследований показано, что микробные TLR-лиганды провоцируют развитие аутоиммунного заболевания в экспериментальной модели артрита, аллергического энцефаломиелита, миокардита, диабета и атеросклероза. При псориазе наблюдаются высокая экспрессия и активность антимикробных пептидов, что ингибирует функцию TLR4 на дендритных клетках и ведет к нарушению созревания дендритных клеток и высвобождения провоспалительных цитокинов, супрессируя тем самым реакции гиперчувствительности и подавляя воспаление. Высокая экспрессия антимикробных пептидов опосредованно через TLR9 вызывает высвобождение ИФН-α из дендритных клеток, что способствует продукции Th1-профиля цитокинов и, вероятно, поддерживает кожное воспаление при псориазе. Высокая экспрессия белков теплового шока также вызывает повышение секреции TLR4, главным образом на клетках Лангерганса, и как следствие — повышение секреции ФНО-α и ИЛ-12, участвуя в иммунопатологии псориаза. Таким образом, повышенная экспрессия TLR4 и TLR9 играет важную роль в иммунопатогенезе псориаза. Однако известно, что псориатические высыпания, в отличие от АтД, высокорезистентны к суперинфекции патогенными бактериями, такими как S. aureus. Это частично объясняется выявленной у больных псориазом высокой экспрессией и активностью антимикробных пептидов, в том числе кателицидина LL-37 пептида, изолированного из очагов поражения и образующего комплексы с человеческой ДНК, активирующего плазмацитоидные дендритные клетки.
Таким образом, в отличие от псориаза и дерматозов инфекционной этиологии, при АтД наблюдается экспрессия Th2-профиля цитокинов. При аллергодерматозах в ходе исследования роли TLRs на примере АтД выявлены дисфункция в TLR2-сигналах, мутация в TLR2 генах, что приводило к ослаблению TLR2-медиированной продукции провоспалительных цитокинов и коррелировало с тяжелым течением АтД, высокими уровнями IgE и колонизацией S. aureus, развитием пиодермий и инфекции, вызванной вирусом простого герпеса 1-го и 2-го типов. В отличие от псориаза и дерматозов инфекционной этиологии, у пациентов с АтД в коже наблюдаются низкие уровни экспрессии антимикробных пептидов, особенно LL-37 и β-дефензина-2, что также способствует развитию инфекции вируса простого герпеса и колонизации S. aureus. У больных АтД выявлено значительное ослабление в TLR2-опосредованной продукции провоспалительных цитокинов моноцитами периферической крови. Поэтому очевидно, что восстановление функций TLR2 и активация TLR2-сигналов приводит к индукции синтеза антимикробных пептидов у больных аллергодерматозами и способствует профилактике осложнений бактериальной и вирусной природы.
Очевидно, что индукция сигналов через TLRs может обеспечивать не только защиту организма от различных инфекций. Нарушение проводимости данных сигналов приводит к развитию ряда патологических процессов в организме. Чрезмерная продукция провоспалительных цитокинов эндогенными лигандами может стать причиной развития хронического воспаления, аутоиммунных заболеваний. TLRs вовлечены в патогенез всех описанных кожных болезней, таких как Лайм-боррелиоз, псориаз, АтД и акне. Однако эти данные не систематизированы, не дают полного представления о состоянии иммунной системы при указанных патологиях и нуждаются в дальнейшем и более глубоком изучении. Определение роли TLRs при дерматозах целесообразно и, возможно, в перспективе позволит не только прогнозировать течение заболевания, но и поможет оценить и повысить эффективность лечения.
Читайте также: