Кіріспе

Тірі организмдердегі иммунитет стратегиясы

Туа біткен иммундық жүйе немесе спецификалық емес иммундық жүйе – омыртқалы жануарлардағы екі негізгі иммунитет стратегиясының бірі (екіншісі – бейімделген иммундық жүйе). Туа біткен иммундық жүйе – баламалы қорғаныс стратегиясы және өсімдіктерде, саңырауқұлақтарда, прокариоттарда және омыртқасыздарда кездесетін иммундық жүйенің басым жауабы (омыртқалылардан тыс қараңыз). Туа біткен иммундық жүйенің негізгі функциялары:

* инфекция орындарына иммундық жасушаларды тарту, химиялық факторларды, оның ішінде цитокиндер деп аталатын химиялық медиаторларды өндіру арқылы;
* бактерияларды анықтау, жасушаларды белсендіру және антидене кешендерін немесе өлген жасушаларды жою үшін комплемент каскадын белсендіру;
* ағзалар, тіндер, қан және лимфадағы бөтен заттарды мамандандырылған ақ қан жасушалары арқылы анықтау және жою;
* антигенді ұсыну арқылы бейімделген иммундық жүйені белсендіру;
* инфекциялық агенттерге физикалық және химиялық кедергі ретінде әрекет ету, тері және шырыш қабаттары сияқты физикалық шаралар, сондай-ақ қан ұю факторлары және организмді қорғау пептидтері сияқты химиялық шаралар арқылы.

Ақ қан жасушалары

Ақ қан жасушалары (АҚЖ) лейкоциттер деп те аталады. Көптеген лейкоциттер денедегі басқа жасушалардан өзгеше, себебі олар нақты бір мүшемен немесе тіндермен тығыз байланысты емес; осылайша, олардың функциясы дербес, бір жасушалы организмдерге ұқсас. Көптеген лейкоциттер еркін қозғалып, жасушалық қалдықтармен, шетелдік бөлшектермен және кіретін микроорганизмдермен әрекеттесе алады және оларды ұстап алады (дегенмен макрофагтар, маст жасушалары және дендриттік жасушалар аз жылдамдықпен қозғалады). Көптеген басқа жасушалардан айырмашылығы, туа біткен иммундық лейкоциттердің көпшілігі өздігінен бөліне немесе көбейе алмайды, бірақ сүйек кемігіндегі көп потенциалды гематопоэтикалық дің жасушаларының өнімдері болып табылады. Туа біткен лейкоциттерге мыналар жатады: табиғи өлтіруші жасушалар, маст жасушалары, эозинофилдер, базафилдер; ал фагоциттік жасушаларға макрофагтар, нейтрофилдер және дендриттік жасушалар кіреді, олар иммундық жүйеде инфекция тудыруы мүмкін патогендерді анықтап, жою арқылы қызмет етеді. Олар "өзін-өзі жоғалтқан" жасушаларды өлтіру үшін белсендіруді қажет етпейтін алғашқы түсінік бойынша "табиғи өлтіруші" деп аталды. Зақымдалған жасушалардың бетіндегі МНЖ (HLA) құрамы өзгереді және NK жасушалары оны тану арқылы белсендіріледі. Қалыпты дене жасушалары NK жасушаларымен танылмайды және шабуылға ұшырамайды, себебі олар толыққанды өздігінен МНЖ антигендерін білдіреді. Бұл МНЖ антигендері NK жасушаларының реакциясын баяулататын өлтіруші жасуша иммуноглобулин рецепторлары (KIR) арқылы танылады. NK 92 жасушалық штаммы KIR білдірмейді және ісікке қарсы терапия үшін жасалған.

γδ Т жасушалары

CD1d шектеулері бар табиғи өлтіруші Т-клеткалар сияқты инвариант Т-клетка рецепторларын (ТКР) қамтитын басқа "әдеттен тыс" Т-клеткалар топтары сияқты, γδ Т-клеткалары оларды туа біткен және бейімделген иммунитеттің арасындағы шекараға жақындататын қасиеттерге ие. γδ Т-клеткалары ТКР гендерін қайта құрастырып, қосылыстардың әртүрлілігін жасай алады және жад фенотипін дамыта алатындықтан, бейімделген иммунитеттің құрамдас бөлігі деп санауға болады. Ал түрлі топтар шектеулі ТКР немесе NK рецепторларының үлгіні тану рецепторы ретінде қолданылуы мүмкін болғандықтан, туа біткен иммундық жүйенің бір бөлігі болып есептелуі мүмкін. Мысалы, осы тұжырым бойынша, көптеген Vγ9/Vδ2 Т-клеткалары микробтардың өндіретін кең таралған молекулаларына сағаттар ішінде жауап береді, ал өте шектеулі эпителийішілік Vδ1 Т-клеткалары стресстелген эпителий клеткаларына жауап қайтарады.

Басқа омыртқалы жануарлар механизмдері

Түйелену жүйесі иммундық жүйемен байланысты. Түйелену жүйесінің кейбір өнімдері тамырлардың өткізгіштігін арттыру арқасында және фагоциттік жасушаларға химиотаксикалық агенттер ретінде әсер етуі арқылы қабынуға қарсы белсенділікке үлес қосуы мүмкін. Сонымен қатар, түйелену жүйесінің кейбір өнімдері тікелей антимикробтық әсерге ие. Мысалы, бета-лизин – тромбоциттер түйелену кезінде шығаратын белок, катиондық детергент ретінде әрекет ете отырып, көптеген грам-оң бактериялардың лизисін тудыруы мүмкін. Қабынудың көптеген жедел фазалық ақуыздары түйелену жүйесіне қатысады. Лактоферрин мен трансферриннің жоғары деңгейі темірге байланысу арқылы бактериялардың өсуін тежейді, ал темір – бактериялар үшін маңызды қоректік зат. Вагус нерві арқылы берілетін әсер потенциалы, цитокин шығаратын жасушаларда экспрессияланатын альфа-7 никотиндік ацетилхолин рецепторларымен (CHRNA7) өзара әрекеттесу арқылы цитокин шығарылуын тежейтін нейротрансмиттер ацетилхолиннің босатылуын қамтамасыз етеді. Қабыну рефлексінің моторлық доғасы холинергиялық қабынуға қарсы жол деп аталады.

Иммундық аулақшылық

Туған иммундық жүйе жасушалары организмдегі микроорганизмдердің еркін өсуіне тосқауыл қояды, бірақ көптеген патогендер оны қабылдамау механизмдерін дамытқан. Бір стратегия – Mycobacterium tuberculosis істейтіндей, клетка ішінде көбейту немесе Salmonella сияқты, комплемент және фагоциттердің лизисін болдырмайтын қорғаныш капсуласын қалыптастыру. Bacteroides түрлері әдетте пайдалы бактериялар болып табылады және сүтқоректілердің асқазан-ішек флорасының маңызды бөлігін құрайды. B. fragilis сияқты түрлер мүмкіндік туғанда перитонеальды қуыстың инфекциясын қоздыратын оппортунистік патогендер. Олар бактерияларды жұтатын фагоциттердің рецепторларына әсер ету арқылы фагоцитозды тежейді. Сондай-ақ, олар қабылдаушы жасушаларды имитациялай алады, нәтижесінде иммундық жүйе оларды шетелдік жасушалар ретінде танымайды. Staphylococcus aureus фагоциттің хемокин сигналдарына жауап беру қабілетін басады. M. tuberculosis, Streptococcus pyogenes және Bacillus anthracis фагоцитті тікелей өлтіретін механизмдерді қолданады. Бактериялар мен саңырауқұлақтар күрделі биофильмдер құрауы мүмкін, бұл оларды иммундық жасушалар мен ақуыздардан қорғайды; биофильмдер кистоздық фиброзға тән созылмалы Pseudomonas aeruginosa және Burkholderia cenocepacia инфекцияларында кездеседі.

Вирустар

І типті интерферондар (IFN), негізінен дендриттік жасушалармен секрецияланады, вирусқа қарсы жауаптағы және жасушаның вирусқа қарсы күйіндегі орталық рөл атқарады. Вирустық компоненттер әртүрлі рецепторлармен танылады: Toll-тәрізді рецепторлар эндосомалық мембранада орналасқан және қос тізбекті РНК-ны (dsRNA) таниды, ал MDA5 және RIG I рецепторлары цитоплазмада орналасқан және сәйкесінше ұзын dsRNA және фосфатты қамтитын dsRNA-ны таниды. Цитоплазмалық MDA5 және RIG I рецепторлары вирусты танитын кезде, каспазалық рекрут доменінің (CARD) және CARD-ні қамтитын адаптор MAVS арасындағы конформация өзгереді. Параллельдік түрде, эндоциттік бөлімшелердегі TLR вирусты танитын кезде адапторлық ақуыз TRIF-тің белсендірілуі шақырылады. Екі жол да IKKε/TBK1 кешенін рекруттеу және белсендіруде бірігеді, бұл транскрипциялық факторлар IRF3 және IRF7-нің димеризациясын тудырады, олар ядроға транслокацияланады, онда белгілі бір транскрипциялық факторлардың қатысуымен IFN өндірісін және транскрипциялық фактор 2-ні белсендіреді. IFN секреторлық везикулалар арқылы секрецияланады, онда ол шығарылған жасушадағы (автокриндік) немесе жақын жасушалардағы (паракриндік) рецепторларды белсендіре алады. Бұл жүздеген интерферонмен стимулданған гендердің экспрессиясына әкеледі. Бұл вирустық протеин синтезін тежейтін протеинкиназа R сияқты вирустық қарсы протеиндердің өндірісіне немесе вирустық РНК-ны деградациялайтын 2′,5′ олигоаденилант синтетазалар отбасына әкеледі. Influenza A сонымен қатар протеинкиназа R белсенділігін және вирусқа қарсы күйдің орнатылуын тежейді. Dengue вирусы да NS2B3 протеазалық кешенін пайдаланып IRF3 фосфорилирленуін бұғаттау арқылы I типті IFN өндірісін тежейді.

Прокариоттар

Бактериялар (немесе басқа да прокариоттық организмдер) бактериофагтар сияқты патогендерден қорғану үшін «шектеу-модификация жүйесі» деп аталатын ерекше қорғаныс механизмін қолданады. Осы жүйеде бактериялар шабуылдайтын бактериофагтардың вирус ДНҚ-сының белгілі бір бөліктерін танып, жоятын «шектеу эндонуклеазалары» деп аталатын ферменттерді өндіреді. Қонақшының ДНҚ-сының метилденуі оны «өзінің» деп белгілейді және эндонуклеазалардың шабуылдауына кедергі келтіреді. Шектеу эндонуклеазалары мен шектеу-модификация жүйесі тек прокариоттарда ғана кездеседі.

Омыртқасыздар

Омыртқасыздарда лимфоциттер немесе антиденеге негізделген гуморальдық иммундық жүйе болмайды, сондықтан көпкомпонентті, бейімделу иммундық жүйе алғашқы омыртқалылармен бірге пайда болған болуы мүмкін. Дегенмен, омыртқасыздарда омыртқалылардың иммунитетінің осы аспектілерінің алғы құрылымдары болып табылатын механизмдер кездеседі. Паттернді тану рецепторлары (PRR) – микробиологиялық патогендермен байланысты молекулаларды анықтау үшін дерлік барлық организмдер қолданатын ақуыздар. TLR-лер – паттернді тану рецепторларының маңызды класы, ол дене қуысы бар (целоматты) жануарлардың барлығында, адамдарды қоса, кездеседі. Комплемент жүйесі тіршілік иелерінің көп бөлігінде бар. Кейбір омыртқасыздар, оның ішінде әртүрлі жәндіктер, шаяндар және құрттар, профенолоксидаза (proPO) жүйесі деп аталатын комплемент жауабының модификацияланған түрін пайдаланады.

Тінтуір механизмдері

Гемолимфада, яғни буынтық аяқтылардың қан айналымы жүйесіндегі сұйықтықты құрайтын гель тәрізді сұйықтық, басқа жануарлардағы қан сияқты, патогендерді қоршап тұрады. Омыртқасыз жануарлардың қан ұюына әртүрлі ақуыздар мен механизмдер қатысады. Шабақтарда қан жасушалары мен плазманың жылжымалы ақуыздарынан алынған трансглютаминазалар ұю жүйесін құрайды, онда трансглютаминаза плазмадағы ұю ақуыздарының 210 кДа кіші бірліктерін полимерлендіреді. Ал, жылқының ілгек крабының ұю жүйесінде протеолитикалық каскадтардың компоненттері гемоциттердің түйіршіктерінде белсенді емес күйде сақталады, олар липополисахаридтер сияқты шетелдік молекулалар енген кезде босатылады. (Қараңыз: өсімдіктерді жемтің зиянынан қорғау). Омыртқасыз жануарлар сияқты өсімдіктерде де антиденелер немесе Т-жасушалары пайда болмайды, сондай-ақ патогендерді анықтап, оларға шабуылдайтын жылжымалы жасушалар да жоқ. Сонымен қатар, инфекция кезінде кейбір өсімдіктердің бөліктері жануарлардағыдай бір рет қолданылатын және ауыстырылатын болып саналады. Өсімдіктің бір бөлігін оқшаулау немесе лақтырып тастау инфекцияның таралуын тоқтатуға көмектеседі. және Arabidopsis (FLS2, 2000) түрінде. Өсімдіктерде сондай-ақ өзгермелі патогендік факторларды танитын иммундық рецепторлар бар. Бұларға NBS LRR ақуыздар класы кіреді. Өсімдіктің бір бөлігі микробтық немесе вирустық патогенмен жұқтырған кезде, белгілі бір элициторлардың қоздыруымен үйлеспейтін өзара әрекеттесу жағдайында, өсімдік жергілікті гиперсезімталдық реакциясын (ГС) тудырады, онда инфекция орнындағы жасушалар өсімдіктің басқа бөліктеріне таралуын болдырмау үшін тез апоптозға ұшырайды. ГС жануарлардың пироптозымен кейбір ұқсастықтарға ие, мысалы, VPEγ протеолитикалық белсенділігі сияқты каспаза-1 қажеттілігі, бұл жасуша өлімі кезінде жасушалардың бөлшектелуін реттейтін цистеин протеазасы. "Төзімділік" (R) ақуыздары R гендерімен кодталады, өсімдіктерде кең таралған және патогендерді анықтайды. Бұл ақуыздарда NOD-тәрізді рецепторларға және TLR-ге ұқсас домендер бар. Жүйелік жинақталған төзімділік (SAR) – бұл қорғаныс реакциясының бір түрі, ол бүкіл өсімдікті инфекциялық агенттердің кең спектріне төзімді етеді. SAR салицил қышқылы немесе жасмон қышқылы сияқты химиялық хабаршыларды өндіруді қамтиды. Олардың кейбіреулері өсімдіктің ішінде жүріп, басқа жасушаларға қорғаныс қосылыстарын өндіруге, мысалы, жапырақтарды қорғауға сигнал береді. Салицил қышқылының өзі SAR экспрессиясы үшін қажет болса да, жүйелік жауапқа жауапты транслокацияланған сигнал емес. Жақында алынған деректер жасмонаттардың өсімдіктің алыс бөліктеріне сигнал берудегі рөлін көрсетеді. РНК-ны үндірмеу механизмдері өсімдіктің жүйелік реакциясында маңызды, өйткені олар вирустың көбейуін тоқтата алады. Жасмон қышқылының реакциясы жәндіктер зақымдаған жапырақтарда стимуляцияланады және метилжасмонат өндірісін қамтиды.