Tipuri de situsuri PAMP

Tipuri de situsuri PAMP

PAMP(Pathogen-associated molecular patterns) sunt formatiuni moleculare localizate la nivelul agentilor patogeni, ca si produse specifice ale cailor metabolice ale acestora.

"Semnaturi moleculare" ale metabolismului patogenilor, PAMPs reprezinta tinte pentru sistemul imun nespecific: LPS(lipopolizaharid - este considerat prototip pentru categoria PAMPs.), bacterii Gram negative, LTA(acid lipoteichoic), peptidoglican, ARNdc. Astfel, exista receptori ai imunitatii nespecifice specializati pentru recunoasterea PAMPs: pattern recognition receptors(PRRs). Acestia pot fi:

atasati de membrana - TLR(Toll-like receprors), receptori pentru manoza;

citoplasmatici - NOD like receptors;

secretati - proteina C reactiva, proteinele de recunoastere a peptidoglicanului, mannan-binding lecitin(MBL);

PRRs nu sunt singurii implicati in raspunsul fata de PAMPs. DAMPs sunt efectori celulari ai imunitatii specifice si nespecifice care angajeaza cai non-clasice pentru a declansa semnale de alarma, in momentul in care sunt activate de catre PAMPs. Proteinele intracelulare responsabile de semnalele de alarma eliberate de celulele lezate pot fi, deci, considerate ca subgrupe ale unui set mai cuprinzator, numit DAMPs.

Desi termenul de PAMP este relativ nou, ideea ca moleculele componente ale patogenilor sunt recunoscute de catre receptori ai organismelor multicelulare este cunoscuta de cateva decade. Numele de "receptori endotoxinici" apare in paginile literaturii imunilogice, de timpuriu. Initial, termenul de PAMP a fost criticat, sub pretextul ca majoritatea microbilor, nu numai patogenii, exprima molecule capabile a fi detectate. In consecinta, s-a propus denumirea de MAMP(Microbe-associated molecular patterns).

PAMPs provenite de la diverse specii moleculare pot fi diferite, dar pastreaza un tipar molecular comun. Spre exemplu, lipidul A din constitutia LPS ramane conservat pentru o gama larga de becterii Gram negative, fiind responsabil de actiunea pro-inflamatorie a LPS. In cadrul aceleiasi clase de patogeni, PAMPs nu difera, fiind, in general, responsabili de indeplinirea unor functii fiziologice esentiale metabolismului patogenului. Astfel, disperitia/mutatia lor afecteaza puternic patogenul. De aici, decurge imposibilitatea PAMPs de a-si modifica forma la scara larga si intr-un mod pregnant, in scopul de a eluda actiunea PRRs.

Exista o gama foarte variata de PAMPs:

lipopolizaharidul bacterian

►"endotoxina" prezenta pe suprafata membranei externe a bacteriilor Gram negative;(LPS-> TLR4, scavenger receptors, CD14, LBP);

Peretele Gram negativ are in componenta sa un strat fin, interior, numit peptidoglican, si o membrane externa alcatuita din molecule de fosfolipide - lipopolizaharide(LPS), lipoproteine si proteine de suprafata. LPS este alcatuit din lipidul A si polizaharidul O.

►endotoxina (lipopolizaharid) este responsabila pentru multe reactii patologice observate in timpul infectiilor cu germeni Gram-negativi; acestea includ:

- pirogenicitatea (capacitatea de a creste temperatura corpului);

- modificarea numarului de leucocite circulante (leucopenie sau leucocitoza);

- activarea complementului;

- activarea macrofagelor;

- agregarea trombocitelor;

- cresterea permeabilitatii vasculare;

►endotoxina poate induce si un proces de imunizare; administrarea sau eliberarea brusca a unor cantitati mari de endotoxine produce soc mortal; tulburarile sunt mediate endogen - factorul de necroza tumorala alpha (TNF-alpha - tumor necrosis factor).

►mecanismul principal prin care LPS este detectat se realizeaza cu ajutorul LPS-binding protein(LPB); semnalizarea se face prin complexul TLR4-MD-2;

►exista si alte molecule cu rol in semnalizarea LPS, cum ar fi receptorii scavenger ai macrofacelor(MSR), CD11b/CD18 si canalele ionice;

►semnalizarea intracelulara depinde de legarea la domeniul intracelular al TLR, TIR(Toll/IL-1 receptor homology domain), la IRAK (IL-1 receptor-associated kinase), proces facilitat de doua proteine de adaptare MyD88 (myeloid differentiation protein 88) si TIRAP (TIR domain-containing adapter protein; denumita si MyD88-adapter-like protein sau Mal), si inhibat de catre o a treia proteina, Tollip (Toll-interacting protein); este de remarcat ca exista si o cale independenta de MyD88.

►relativ recent, s-a lansat ideea ca celulele sunt capabile sa raspunda actiunii LPS si prin receptori intracelulari numiti NOD(nucleotide-binding oligomerization domain), insa mecanismul prin care se intampla acest lucru este, inca, necunoscut;

Mecanismul de raspuns imunologic contra LPS

2. flagelina bacteriana

►studii recente au aratat ca, in unele cazuri, flagelina poate determina o scadere a reactiei inflamatorii asociate infectiei; astfel, Pseudomonas aeruginosa, bacterie care determina in mod curent keratite(in special in cazul utilizarii lentilelor de contact), dispune de flageli a caror flagelina poate asocial un asfel de raspuns; in cazul celulelor epiteliale corneene umane tratate cu flagelina izolata si-au atenuat productia de citokine;

3. acidul lipoteicoic, glicolipidele si zimosanul(-> TLR2, receptorul pentru manoza);

►acidul lipoteicoic(LTA) este prezent pe suprafata celulelor cu perete Gram pozitiv; initial, se credea ca virulenta sa este data doar de natura adeziva, insa s-a demonstrat ca LTA poate afecta functia interleukinei-2(IL-2), un factor de crestere autocrin al celulelor T;

►zimosanul este recunoscut de receptorul histaminic H4, aflat in maduva osoasa si la nivelul celulelor liniei albe; efectul acestui proces este eliberarea de neutrofile de catre maduva osoasa;

4. lipoproteinele si lipopeptidele bacteriene (-> TLR1, -2, -6);

5. porine prezente la nivelul membranei externe a celulelor cu perete Gram negativ;

6. peptidoglicanul prezent in cantitati abundente in peretele bacteriilor Gram pozitive si mai redus ca reprezentare, in peretele bacteriilor Gram negative(->CD14, TLR2);

Peretele Gram pozitiv are aspectul unui strat dens cu un contunut bogat de peptidoglican, molecule de acid lipoteicoic si teicoic si proteine de suprafata.

►toate tipurile structurale de perete contin mureina (peptidoglican), dar se deosebesc prin alte numeroase componente chimice cu semnificatie antigenica;
►unitatea minima a peptidoglicanului care pastreaza activitatea imunostimulatoare este N-acetil-muramil-L-alanina-D-izoglutamina (muramil dipeptid- MDP); atat componenta glucidica, cat si aminoacizii MDP au functie imunomodulatoare.

►recent, s-a demonstrat ca receptorii intracelulari pentru doua tipuri de peptidoglican contin muramilpeptidul si sunt recunoscute de NOD1 si NOD2;

7. reziduurile de manoza; glicani bogati in manoza(lanturi terminale carbohidrate, avand la capatul glucidic terminal fructoza sau manoza) acestea sunt commune in glicoproteinele si glicolipidele microbiene, insa apar rar la om;

▼

8. N-formilmetionina - aminoacid comun proteinelor bacteriene;

9. matricea extracelulara moleculara

►matricea extracelulara moleculara face parte si din clasa DAMP; situatiile in care poate fi privita ca structura asociat-patogenica se refera la celule alterate sau moarte ale gazdei;

►multe DAMP sunt proteine citosolice sau nucleare cu functie intracelulara bine definita care, odata eliberate in spatiul extracelular, ca urmare a distructiei tesutului de care apartin, sufera o denaturare functionala;

►unii autori sustin chiar ca inflamatia cronica asociata autoimunitatii, infectiile virale cronice si cancerul ar putea fi asociate cu eliberarea si actiunea persistenta a DAMP;

10. fosforilcolina si alte lipide comune membranelor microbiene;

►fosforilcolina contine glicoproteina ES-62 care, initial, induce producerea unor nivele reduse de IL-12 si TNF-α de catre marofage;

►ulterior, insa, se observa ca, in cazul parazitarii cu filarii nematode, celulele devin incapabile de a produce citokine, ca raspuns la stimulatori clasici, precum LPS/IFN-γ; ►astfel, se ajunge la ideea ca fosforilcolina este responsabila de o serie de procese imunomodulatorii;

▼

11. variante de acid ribonucleic asociate virusurilor - ARN dublu catenar si ARN monocatenar(vARN -> TLR3);

►ca si constituent viral, ARN-ul dublu catenar este recunoscut de APC ca si PAMP, ceea ce duce la activarea celulara; celulele dendritice reactioneaza la stimularea cu ARNd.c. intr-un mod diferit, fata de alte tipuri celulare;

►in contrast cu efectul de stopare a translatiei pe care ARNd.c. il are in majoritatea populatiilor celulare, celulele dendritice reactioneaza prin cresterea sintezei proteice, determinand un nivel ridicat de prezentare a Ag virale;

►s-a demonstrat ca celulele dendritice recunosc ARNd.c. via TLR3; activarea acestora induce producerea tipului I de interferoni;

12. dinucleotide nemetilate citozina-guanina - insule CpG( -> TLR9);

►componentele AND(nucleotidele) sunt formate din patru tipuri de baze(adenina, guanina, citozina si timina) legate prin fosfat la cate o molecula de deoxiriboza; leagatura CpG, astfel formata, are o frecventa de 20 de ori mai mare, in cadrul AND-ului bacterian, decat in cazul celui uman; forma sa nemetilata, in particular cea GTCGTT, determina raspunsul imun prin intermediul TLR9.

13. lipoarabinomananul - prezent in peretele celulelor "acid-fast"(-> CD1, TLR2 );

Alaturi de peptidoglican, peretele bacteriilor "acid-fast" contine o cantitate importanta de glicopeptide, in special acizi micolici. Stratul de arabinogalactan este legat de cel de arabinogalactan; acesta din urma se leaga de acizii micolici.

Exista o serie de PAMPs care se asociaza celulelor infectate, transformate sau supuse altor tipuri de stress patologic care nu se regasesc si in celulele normale:

1. proteine de soc termic(heat shock proteins) - proteine a caror expresie este crescuta, in momentul in care celulele sunt expuse unei puternice variatii de temperatura sau altui tip de stress;
2. fosfolipidele membranei alterate

Modelul heat shock proteins

►stressul fizic sau chimic induce formarea unor proteine modificate, ca si structura; monomerii de heat shock factor(HSF) formeaza, in citoplasma, trimeri care sunt fosforilati si translocati in nucleu;

►trimerii de HSF se leaga la regiunea promoter a genei destinata proteinelor heat shock, ducand la transcriptia acesteia.

Bibliografie

www.pubmed.com;

www.vmr.ro;

www.nature.com;

www.iai.asm.org;

www.cytok.com;

www.springerlink.com;

www.sciencedirect.com;

www.jimmunol.org.