Введение

Тип клеточного транспорта Транцитоз (также известный как цитоэмпсис) - это тип трансклеточного транспорта, в котором различные макромолекулы транспортируются по внутренней части клетки. Макромолекулы захватываются в пузырьках с одной стороны клетки, перемещаются через клетку и выталкиваются с другой стороны. Примеры переносимых макромолекул включают IgA, трансферрин и инсулин. Хотя транцитоз чаще всего наблюдается в эпителиальных клетках, этот процесс присутствует и в других местах. Капилляры крови являются хорошо известным местом для транцитоза, хотя он встречается в других клетках, включая нейроны, остеокласты и М-клетки кишечника.

Регулирование

Регулирование транцитоза сильно варьируется из-за множества различных тканей, в которых наблюдается этот процесс. Выявлены различные тканевые специфические механизмы транцитоза. Было показано, что брефелдин А, обычно используемый ингибитор транспорта ER к аппарату Гольги, ингибирует транцитоз в клетках почки собаки, что дало первые подсказки относительно природы регуляции транцитоза. Также было показано, что транцитоз в клетках собачьей почки регулируется на апикальной мембране Rab17, а также Rab11a и Rab25. Дальнейшие исследования клеток собачьих почек показали, что сигнальный каскад, включающий фосфорилирование EGFR с помощью Yes, приводящий к активации Rab11FIP5 с помощью MAPK1, повышает регуляцию транцитоза. Было показано, что транцитоз ингибируется комбинацией прогестерона и эстрадиола, сопровождаемой активацией, опосредованной пролактином, в молочной железе кролика во время беременности. Было показано, что фосфорилирование кавеолина 1, индуцированное перекисью водорода, имеет решающее значение для активации транцитоза в легочной сосудистой ткани. Следовательно, можно сделать вывод, что регулирование транцитоза является сложным процессом, который варьируется в зависимости от тканей.

Роль в патогенезе

Благодаря функции транцитоза как процесса, который транспортирует макромолекулы через клетки, это может быть удобным механизмом, с помощью которого патогены могут вторгнуться в ткань. Было показано, что транцитоз имеет решающее значение для проникновения Cronobacter sakazakii через кишечный эпителий, а также через гематоэнцефалический барьер. Было показано, что Listeria monocytogenes попадает в просвет кишечника через трансцитоз через клетки чаши. Было показано, что шига-токсин, выделяемый энтерогеморрагической кишечной палочкой, транцитозируется в просвет кишечника. Из этих примеров можно сказать, что транцитоз жизненно важен для процесса патогенеза для различных инфекционных агентов.

Клинические применения

Фармацевтические компании, такие как Lundbeck, в настоящее время изучают использование транцитоза в качестве механизма транспортировки терапевтических препаратов через человеческий гематоэнцефалический барьер (ГГБ). Использование собственного транспортного механизма организма может помочь преодолеть высокую селективность BBB, которая обычно блокирует поглощение большинства терапевтических антител в мозг и центральную нервную систему (ЦНС). Фармацевтическая компания Genentech, синтезировав терапевтическое антитело, которое эффективно ингибировало ферментативную функцию BACE1, столкнулась с проблемами передачи адекватных, эффективных уровней антитела в мозг. BACE1 - это фермент, который обрабатывает белки-прекурсоры амилоида в амилоидные β-пептиды, включая виды, которые агрегируются, чтобы сформировать амилоидные бляшки, связанные с болезнью Альцгеймера. Молекулы переносятся через эпителиальный или эндотелиальный барьер одним из двух путей: 1) транцеллюлярным путем через внутриклеточный отсек клетки или 2) парацеллюлярным путем через внеклеточное пространство между смежными клетками. Трансклеточный путь также называется транцитозом. Транцитоз может быть опосредован рецептором и состоит из трех этапов: 1) эндоцитоз молекулы, опосредованный рецептором, на одной стороне клетки, например, на луминальной стороне; 2) перемещение молекулы через внутриклеточный отсек, как правило, в эндосомной системе; и 3) экзоцитоз молекулы в внеклеточное пространство на другой стороне клетки, например, на аблюминальной стороне. Трансцитоз может быть однонаправленным или двунаправленным. Однонаправленный транситоз может происходить избирательно в направлении от луминальной к аблюминальной или в обратном направлении, в направлении от луминальной к аблюминальной. Транцитоз играет важную роль в микрососудистых пептидах и транспортировке белков в мозге, потому что микрососудистый эндотел мозга, который образует гематоэнцефалический барьер (ГББ) in vivo, вырабатывает уникальные, эпителиальные, высокорезистентные узкие соединения. Эндотелиальные узкие соединения мозга практически исключают параклеточный путь транспортировки растворенных веществ через микрососудистую стенку эндотелия в мозге. В отличие от этого, эндотелиальный барьер в периферических органах не выражает тесные соединения, и движение растворенного вещества через парацеллюлярный путь является заметным в эндотелиальном барьере в органах, отличных от мозга или спинного мозга. Рецепторно-посреднический транситоз, или RMT, через BBB является потенциальным путем доставки лекарств в мозг, особенно для биологических препаратов, таких как рекомбинантные белки. Нетранспортируемый препарат, или терапевтический белок, генетически сливается с транспортирующим белком. Транспортерный белок может быть эндогенным пептидом или пептидомиметическим моноклональным антителом, которое проходит МРТ через БББ через транспортировку на эндотелиальных рецепторах мозга, таких как инсулиновый рецептор или трансферринный рецептор. Транспортерный белок действует как молекулярный троянский конь, чтобы перенести в мозг терапевтический белок, который генетически сливается с рецепторным специфическим троянским белком. Моноклональные антитела-троянские лошади, которые нацелены на BBB-инсулин или трансферрин-рецептор, разрабатываются в течение более 10 лет в ArmaGen, Inc., биотехнологической компании в Лос-Анджелесе. ArmaGen разработал генетически модифицированные антитела против инсулина и трансферриновых рецепторов и слиял с этими антителами различные терапевтические белки, включая лизосомные ферменты, терапевтические антитела, рецепторы-приманки и нейротрофины. Эти терапевтические белки сами по себе не пересекают BBB, но после генетического слияния с антителом троянского коня терапевтический белок проникает в BBB со скоростью, сопоставимой с малыми молекулами. В 2015 году ArmaGen будет первым, кто вступит в клинические испытания на людях с помощью белков слияния троянской лошади BBB, которые доставляют белковые препараты в мозг через путь транситоза. Первоначально болезни человека, на которые нацелен ArmaGen, являются лизосомными заболеваниями, которые негативно влияют на мозг. Наследственные заболевания создают состояние, при котором не вырабатывается специфический лизосомный фермент, что приводит к серьезным заболеваниям мозга, включая умственную отсталость, поведенче...