Франсисела и антителата част 1

Резюме:

Имунните отговори към вътреклетъчните патогени зависят до голяма степен от активирането на Т хелперен тип 1-зависими механизми. Приносът на В-клетките за установяване на защитен имунитет отдавна е подценяван. Francisella tularensis, включително няколко подвида, осигурява подходящ модел за изследване на имунните отговори срещу вътреклетъчни бактериални патогени.

По-рано демонстрирахме, че Francisella инфектира В клетки и активира В-клетъчни подтипове, за да произведе няколко цитокини и да експресира маркерите за активиране. Наскоро документирахме ранното производство на естествени антитела като следствие от инфекция с Francisella при мишки. Тук обобщаваме настоящите познания за вродените и придобитите хуморални имунни отговори, инициирани от инфекция с Francisella и техните взаимоотношения с имунните защитни системи.

Вътреклетъчните патогени се отнасят до онези патогенни микроорганизми, които могат да растат и да се възпроизвеждат в клетките и да причинят увреждане на клетките гостоприемници. Често срещаните вътреклетъчни патогени включват бактерии, вируси, плесени и т.н. За разлика от другите патогени, вътреклетъчните патогени могат да избегнат атаката и изчистването на имунната система на гостоприемника чрез серия от гениални механизми, като маскиране като антигени на повърхността на заразените клетки, навлизане във вътрешността на клетките гостоприемници, за да се избегне атаката на имунните клетки и др.

Клетките-гостоприемници обаче имат и неспецифични защитни механизми. Например, имунните клетки могат да произвеждат голям брой свободни радикали, пероксиди, фаги и т.н., които могат да убият заразените клетки и да предотвратят размножаването и разпространението на вътреклетъчните патогени. В допълнение, клетките гостоприемници могат също така да се защитават срещу инфекция чрез автоимунни механизми, като представяне на антигенни молекули на имунните клетки и иницииране на специфични имунни отговори.

Имунитетът и вътреклетъчните патогени са неразривно свързани. Имунитетът е защитната система на тялото на гостоприемника срещу инвазията на различни патогени, включително два аспекта на неспецифичен имунитет и специфичен имунитет. За разлика от други патогени, вътреклетъчните патогени растат и се възпроизвеждат в клетките гостоприемници. Следователно, специфични имунни модели, анормални имунни отговори и отслабени имунни състояния ще повлияят на оцеляването и растежа на вътреклетъчните патогени.

Следователно ролята на имунитета срещу вътреклетъчните патогени е много важна. С помощта на имунитета клетките-гостоприемници могат да произведат голям брой антитела, цитотоксични Т-клетки и т.н., за да атакуват заразените клетки, като по този начин изчистват и убиват вътреклетъчните патогени. В процеса на защита срещу вътреклетъчни патогени, клетките гостоприемници могат също така да елиминират бактерии, вируси и т.н. в заразените клетки чрез производство на фагоцити.

В заключение, тясното взаимодействие между вътреклетъчните патогени и имунитета е неразделно и с помощта на имунитета можем по-добре да устоим на заплахата от вътреклетъчни патогени и да поддържаме телата си здрави. Трябва да укрепим имунитета си, да поддържаме добри навици на живот, да засилим физическите упражнения и да подобрим устойчивостта си, за да изградим силно тяло. От тази гледна точка трябва да подобрим имунитета си. Cistanche може значително да подобри имунитета, тъй като пепелта от месо съдържа различни биологично активни компоненти, като полизахариди, две гъби, Huang Li и др. Тези компоненти могат да стимулират имунната система Различни видове клетки в системата, повишават имунната си активност.

Click cistanche tubulosa ползи

Ключови думи:

естествен имунитет; естествени антитела; В клетки; Francisella tularensis; вътреклетъчен патоген.

1. Въведение

При подхода към темата за придобитите хуморални имунни отговори, инициирани от инфекция с Francisella и техните взаимоотношения с имунните защитни системи, ние приемаме за наша отправна точка обзорната статия от юни 2007 г. по тази тема, публикувана от Elkins et al. Тези автори изчерпателно обобщиха текущото състояние на знанията по това време относно връзките между микроорганизмите на Francisella и имунната система на гостоприемника, получени от животински модели и изследването на човешки инфекции до тяхното възстановяване [1]. Оттогава са публикувани десетки рецензии, обхващащи различни теми за индуциране, регулиране и изразяване на имунните отговори на гостоприемника към Francisella на молекулярно и клетъчно ниво.

По този начин имаме днешните общи познания относно вроденото имунно разпознаване [2–6] и ангажирането на неутрофили [7–9], макрофаги [10–13] и дендритни клетки [14–17] по време на фазата на експресия на имунния отговор. Въпреки това продължаваме да имаме значителни пропуски в разбирането на процесите по време на взаимодействието на имунната система Francisella-гостоприемник, при което В клетките и антителата [18–21] могат да играят значителна роля по време на вроден имунен отговор, точно както в адаптивната фаза на имунния отговор към Francisella микроби.

Важни характеристики на видовете Francisella включват способността им да заразяват широк спектър от организми, вариращи от амеби [22], кърлежи [23], комари [24], риби [25], земноводни [26] и птици [27,28] към различни бозайници, включително гризачи, лагоморфи, месоядни [29], маймуни [30] и хора [31], и за осъществяване на техния цикъл на репликация в разнообразен асортимент от еукариотни клетки. Вирулентните фактори на Francisella, вътреклетъчният начин на живот на Francisella и нейното взаимодействие с отделните клетъчни органели все още не са достатъчно разбрани.

По същия начин, трудностите при характеризиране на молекулярните и клетъчни защитни реакции на заразен организъм срещу Francisella се дължат на характерното поведение на Francisella, което слабо активира клетките на вродената имунна система на бозайниците и активно потиска отговорите на клетките на гостоприемника [32]. По-специално, все още се обсъждат последствията от връзките между Francisella, B клетките и естествените и активно индуцирани антитела.

Тук обобщаваме последните знания по този въпрос и представяме нашето виждане за ролята на антителата по време на взаимодействието на Francisella с клетъчната и молекулярната система за защита на гостоприемника. Данните относно антителата срещу Francisella произхождат от екологични и епидемиологични проучвания, клинични данни, експериментални проучвания, ориентирани към взаимодействията между Francisella и имунната система на приемника и проучвания, посветени на разработването на ваксини срещу туларемия.

2. Взаимодействията на гостоприемниците с Francisella в природата оставят значителни следи от антитела

Тъй като туларемията е широко разпространена в северното полукълбо, повечето изследвания идват от Европа, Азия и Северна Америка. Значителен брой диви и домашни животни, както и хора, живеещи в ендемични огнища на туларемия, имат серумни антитела срещу F. tularensis. Серологичното разпространение на туларемия варира от няколко десети от процента до десетки процентни пункта, в зависимост от областта и сезона на скрининга. Установено е, че европейски диви дребни бозайници (Apodemus flavicollis, Myodes glareolus, Sorex araneus, Apodemus sylvaticus, Apodemus agrarius, Microtus arvalis и един Talpa europaea), хванати в капан в три находища в Чешката република, имат антитела срещу F. tularensis и разпространението на антителата се различават значително сред животинските видове и пол [33].

Тридесет и четири кръвни проби от 656 шведски диви хищници и чистачи, сред които кафява мечка (Ursus arctos), евразийски рис (Lynx lynx), миещо куче (Nyctereutes procyonoides), червена лисица (Vulpes vulpes), дива свиня (Sus scrofa), вълк (Canis lupus) и росомаха (Gulo gulo), имаха антитела срещу F. tularensis subsp. holarctica [34]. Значителен брой диви лисици (V. vulpes), миещи мечки (N. procyonoides) и диви свине (S. scrofa), събрани в няколко района на Германия, както и ловни кучета, са положителни за антитела срещу F. tularensis [35]. –37]. Излагането на диви и домашни животни, експресиращи антитела срещу F. tularensis, беше идентифицирано като рисков фактор за хората в европейските части на Турция [38,39]. Гризачите, изследвани в западен Иран (провинция Хамадан) и принадлежащи към видовете персийски джирд (Meriones persicus) и либийски джирд (Meriones locus), са серопозитивни за туларемия и не показват кръстосана реактивност с бруцелоза [40].

Доказано е, че някои японски диви животни, включително черни мечки, са серопозитивни към антителата на F. tularensis [41,42]. Сероразпространение на туларемия при диви животни също е доказано в различни части на Русия [43–45], Армения [46] и Северна Америка. Антитела срещу Francisella са открити в зайци в Онтарио, Алберта и Нова Скотия [47–50], зайци снегоходки, ондатри и койоти (Canis latrans) в Квебек [51], домашни кучета в Ню Мексико [52], прерийни кучета в Тексас [53], диви животни и хора в Аляска [54] и земни катерици (Spermophilus beecheyi) в Орегон [55].

Общоизвестни са изследванията върху туларемията в Martha's Vineyard в Масачузетс. При скунксовете и миещите мечки често се наблюдаваше серореактивност, докато при белокраките мишки, зайците с памучна опашка, елените, плъховете и кучетата не [56]. Озеленителите, които косят тревни площи на Martha's Vineyard, също често са били серопозитивни [57].

Анти-F. тестове за антитела tularensis, прилагани в епидемиологични и екологични проучвания на туларемия, са показали разпространението на този етиологичен агент на туларемия, който все още се счита за биологичен агент, включен в категория А, и те могат да служат като стражи за превенция на туларемия чрез идентифициране на област с повишен риск от инфекция. В много случаи антителата са били единственото доказателство за контакт с микроба, тъй като тестовете за култивиране или PCR тестовете са били отрицателни.

Освен това, индивидуалните изотипове на антитела и техните специфики, които са лесно откриваеми и налични в серума и слюнката, са от особено значение за такива цели, тъй като те могат също да демонстрират историята на огнището на туларемия (ранен интервал на инфекцията - само IgM, продължаващо остро състояние - IgM и IgG, или инфекция, настъпила преди известно време - само IgG) в наблюдаваната зона [51,58–62]. Съществуват значителен брой тестове и технологии, които позволяват наблюдение на специфични за туларемия антитела и които могат да бъдат използвани в изследвания на естествената среда [63].

3. Хуморален имунен отговор към инфекция с Francisella и ваксинация

Повечето източници в литературата посочват, че производството на антитела след естествена инфекция с жива Francisella кулминира през втората седмица след заразяването. Изотиповете IgM, IgG и IgA обикновено се появяват едновременно, когато тестът за аглутинация е използван за оценка на титъра на антитела през първата седмица след инфекцията. Изотиповете на IgG и IgA антитела обаче могат да бъдат открити по-рано, като се използва ензимно-свързан имуносорбентен анализ (ELISA) [64,65].

Едно по-късно проучване допълнително уточнява, че в серумни проби, получени от пациенти със серологично потвърдена туларемия, специфичните IgG2 антитела преобладават сред IgG изотиповете. Налице са също специфични антитела на IgG1 и IgG3, но не и на IgG4 [66]. Ваксинирането на хора-доброволци с жив атенюиран щам на F. tularensis индуцира дълготраен хуморален имунен отговор, който може да бъде надеждно демонстриран на втората седмица след ваксинацията и продължи минимално до 18 месеца след ваксинацията [67]. Производството на изотипове IgM, IgG и IgA започна едновременно; всички тези класове имуноглобулини са откриваеми до 1,5 години след ваксинацията. Техните криви на отговор обаче се различават, като титърът на аглутинация на IgM Abs достига най-рано, втория месец след инфекцията, а титърът на IgG Abs достига своя връх последен, приблизително на четвъртия месец след ваксинацията.

Някои данни показват, че серумните аглутинини срещу Francisella могат да персистират до 25 години след естествена инфекция с Francisella [68]. Тестовете за клетъчно медииран имунитет обаче са по-убедителни от теста за аглутинация, използван за оценка на хуморалния отговор [68], тъй като клетъчният отговор продължава по-дълго от отговора на антитялото. Беше демонстрирано също, че антигенните детерминанти, участващи в клетъчно-медиирания и хуморалния имунен отговор, не са идентични. Детерминантите, отговорни за имуноспецифичната лимфоцитна стимулация, са включени в група протеини, докато детерминантите, предизвикващи ELISA активност, са предимно от въглехидратна част [69].

Въпреки че липополизахаридът на F. tularensis (LPS) е слаб имуноген и индуктор на хуморалния имунен отговор [70,71], човешки периферни В-клетки, но не и миши далачни В-клетки, произвеждат откриваеми и прогресивно увеличаващи се нива на IgM антитела с течение на времето [72 ].

Това определяне доведе до идеята, че самите гликопротеини или протеини, а не LPS, могат да бъдат целите на антителата. Имунопротеомичен подход, използван за анализиране на спецификите на серумните антитела, получени от индивиди, които са се заразили с туларемия или от лабораторен персонал и участници в клинични изпитвания, които са били ваксинирани с два вида ваксини срещу туларемия, една от които е LPS, ясно идентифицира протеиновите цели на анти -Ф. антитела на tularensis [73]. Антителата разпознават до 50 протеина на туларемия, само 10 от които нямат ортолози или аналози в еукариотните клетки [73].

Аналогично проучване, проведено с използване на новозеландски бели зайци, имунизирани с топлинно убит F. tularensis жива ваксина щам (LVS), разкри 28 F. tularensis LVS имунореактивни протеини, девет от които преди това не са били идентифицирани като имунореактивни от миши или човешки серуми [74]. ]. По-голямата част от специфичностите на анти-Francisella антитела също са идентифицирани в друг човек [64,75–77] и няколко експериментални проучвания върху животни [78–80]. Броят на анти-F. специфичностите на антитялото на tularensis в тези проучвания не са толкова важни, колкото фактът, че много от тях са потенциално реактивни към протеиновите мишени на гостоприемника.

Проучвания върху различни животински видове, заразени с щамове на F. tularensis, разкриват еднакво начало на производството на антитела през втората седмица след заразяването или ваксинацията, както и значителна зависимост на интензивността на производството на антитела от пътя на инфекцията или ваксинацията. Тази рутина може да определи вида на индуцирания имунен отговор и да има отношение към типа тест, който трябва да се използва за откриване на антителата [81–85].

Характеристиките на производството на специфични за Francisella антитела, представени в гореспоменатите проучвания, са получени от проби, събрани по време на етапа на адаптивен имунен отговор. Въпреки това, мултиреактивните антитела от изотипове IgM, IgG и IgA присъстват естествено в нормалните човешки и животински серуми и първоначално са били известни като автоантитела (NAAbs). Тези NAAbs се произвеждат от В1 В клетки, кодирани от гени на зародишната линия без или с малко соматични мутации и не претърпяват афинитетно съзряване при нормални индивиди [86,87]. Мишените на тези NAAbs са собствени протеини, дори протеини от топлинен стрес [88], компоненти на комплемента [89], интерлевкини [90], въглехидрати или сиалогликани [91,92].

Тези В1 клетки могат да бъдат намерени в плевралната и перитонеалната кухина, докато в други тъкани, като лимфни възли, далак или костен мозък, делът на В1 клетки е много ограничен [93]. В1 клетките в плевралните и перитонеалните кухини реагират на инфекции чрез бързо активиране, транслокация към лимфните тъкани и диференциация в клетки, секретиращи антитела [94]. Целият процес на трансформация на B1 клетки в IgM плазмени клетки отнема около 1–1,5 дни [95]. Използването на бактериалния модел на инфекция с F. tularensis разкрива, че подходяща антигенна стимулация, в този случай от гликолипид на F. tularensis LVS, индуцира отговори на IgM и IgG B1a антитела, последвани от образуването на дълготрайни Т-независими антиген-специфични B1a памет, като и двете имат подчертано различни реакции от тези на каноничния B2 хуморален имунитет [96,97].

Ако перитонеалните В1 клетки влязат в директен контакт с FSC200 щам F. tularensis, те реагират незабавно, като произвеждат естествени антитела, които временно нарекохме естествени антитела, предизвикани от инфекция [98]. Продължителността на живота на тези антитела в обращение изглежда много ограничена. Въпреки разпространението на бактериите в органите на заразените мишки, се наблюдава промяна в спектъра от специфичности през първите 48 часа след заразяването.

Мишените за повечето клонинги на антитела са бактериални протеини, имащи ортолози или аналози в цитозола или митохондриите на еукариотните клетки [98]. Свободните от микроби мишки реагираха на инфекция с Francisella чрез по-високи титри на всички индуцирани изотипове на антитела и чрез по-широк спектър от специфични антитела, отколкото мишките без специфични патогени. И в двата случая мишките реагираха предимно на протеини, филогенетично запазени както в прокариотните, така и в еукариотните клетки.

По този начин количеството и качеството на такъв ранен естествен отговор на антитела, предизвикан от инфекция, вероятно зависят както от филогенетичната, така и от онтогенетичната памет на заразения организъм. Аргумент за ефекта на филогенетичната памет може да се основава на спектъра от специфичности на антитела, индуцирани от инфекция; аргумент за онтогенетичната памет може да се основава на В1 клетките на паметта, специфични за дългосрочната инфекция, произтичащи от незабавен естествен имунен отговор [96–98]. Образуването на клетки на паметта, специфични за микробните компоненти по време на първичния естествен имунен отговор, след това благоприятства отговора на В1 клетките към тези мишени по време на повторна инфекция и по този начин ограничава общия спектър от естествени антитела, индуцирани от първична инфекция.

Следователно от цялостна гледна точка можем да считаме, че повторното предизвикателство променя предпочитанията за разпознаване на себе си/несебе си. По време на първичния отговор, отговорът към неинфекциозното аз доминира над инфекциозното не-аз. Това обхваща както собствените, така и микробните цели и гарантира елиминирането на остатъците от мъртви клетки. Поради наличието на клетки на паметта, имунният отговор на повторно заразяване предпочита разпознаването на инфекциозното не-аз пред неинфекциозното аз. В този случай ограничаването на микробната пролиферация също ограничава количеството клетъчни остатъци, които трябва да бъдат отстранени.

4. Роля на антителата по време на вродени и адаптивни фази на имунния отговор

Преобладаващото мнение, че имунитетът към Francisella се медиира предимно от Т-клетъчно-зависими имунни отговори, постепенно се промени от началото на хилядолетието. В литературата има неопровержими данни, документиращи участието на антитела, както и на самите В-клетъчни субпопулации, в процеси, като се започне от първичните взаимодействия и се стигне до фазата на вторичен отговор на бактериално предизвикателство.

4.1. Francisella и серумна резистентност: Ролята на комплемента и антителата

Видовете от рода Francisella, както и щамовете на F. tularensis, са в различна степен резистентни към серумно убиване [99]. Въпреки това знанията относно взаимодействието на Francisella със серумните компоненти остават недостатъчни за разбиране на природата на серумната резистентност. Изложени са няколко хипотези. Общоприето е, че съставът на LPS O антигена на F. tularensis е доминиращ фактор, позволяващ на F. tularensis да устои както на атаката на комплемента, така и на приливните ефекти на други серумни компоненти.

Въпреки различните структури на F. tularensis subsp. tularensis и F. novicida, откритията показват, че О антигените и на двата F. tularensis subsp. tularensis и F. novicida играят роля в защитата от серумно убиване [100–102]. Ролята на О антигена от F. tularensis subsp. tularensis обаче изглежда относително незначителен в сравнение с този на О антигена на F. novicida. Тази разлика може да показва, че при F. tularensis subsp. tularensis, други повърхностни структури или серумни компоненти играят роля в резистентността към убиване на серума [102]. Един от тях може да се състои от непротеинови компоненти на външната мембрана, различни от LPS, транспортирани от ValAB, който е член на суперсемейството на ABC транспортери [103].

Освен това, отлагането на фактор Н заедно с iC3b фрагмента върху бактериалната повърхност може да бъде принципът за серумната резистентност на Francisella [104]. Фактор Н е един от мощните разтворими инхибитори на комплемента, който след свързване с целеви структури на клетки или микроби предотвратява активирането на комплемента [105]. Данните в литературата показват, че фрагменти на комплемента C3d, iC3b и C4b се отлагат върху повърхността на F. tularensis, което е критичен фактор за активирането на класическия път. За разлика от това, няма данни за отлагането на мембранния атакуващ комплекс C5b-C9 върху повърхността на Francisella.

Едно от обясненията защо активирането на пълната каскада на комплемента от Francisella е непълно и позволява на Francisella да устои на комплементния лизис, може да се види в асоциирането (свързването) на фактор Н с повърхностните компоненти на Francisella. Независимо от това, свързването на фактор Н към повърхността на F. tularensis не е достатъчно потвърдено [106]. Освен това, свързването на някои регулаторни протеини на комплемента може да предотврати активирането на комплемента на повърхността на бактерията. Свързването на витронектин, който е един от тези протеини, може също да бъде механизмът, чрез който щамовете на Francisella избягват атаката на комплемента [99].

Повърхността на F. tularensis свързва фрагментите на компонента на комплемента, но данните за изискването на C1q за оптимално отлагане на C3 предполагат важността на изотиповете IgM или IgG3 да се свързват първоначално върху бактериалната повърхност [107]. Следователно може да възникне въпросът дали такова първично взаимодействие на бактерия и компоненти на комплемента може да настъпи след свързване на естествени или кръстосано реактивни антитела върху бактериалните повърхности. Ако такива специфични антитела не са в обращение, пълноценното активиране на комплемента може да отсъства и това може да е от решаващо значение за резистентността на Francisella към процесите на убиване на серума.

По този начин сложното взаимодействие на повърхностните компоненти на Francisella със серумните антитела, позволяващи свързването на компонентите на комплемента, може да представлява първата точка на ангажиране на антитялото по време на взаимното взаимодействие на Francisella със защитната система на гостоприемника.

For more information:1950477648nn@gmail.com