Введение
Предлагаемая причина аутоиммунитета Молекулярная мимикрия - это теоретическая возможность того, что сходства последовательности между чужеродными и собственными пептидами достаточно, чтобы привести к перекрестной активации аутореактивных Т- или В-клеток пептидами, полученными от патогенов. Несмотря на распространенность нескольких пептидных последовательностей, которые могут быть как чужеродными, так и самостоятельными по своей природе, только несколько важных остатков могут активировать одно антитело или TCR (рецептор Т-клеток). Это подчеркивает важность структурной гомологии в теории молекулярного мимикрия. При активации эти "пептидные мимики" специфических Т- или В-клеток могут перекрестно реагировать с эпитопами, что приводит к патологии тканей (автоиммунитет). Молекулярная мимикрия - один из нескольких способов, с помощью которых может возникнуть аутоиммунитет. Молекулярное имитационное событие - это нечто большее, чем эпифеномен, несмотря на его низкую вероятность, и эти события имеют серьезные последствия для возникновения многих аутоиммунных заболеваний человека. Одной из возможных причин аутоиммунитета, неспособность распознать самоантигены как "самое", является потеря иммунологической толерантности, способность иммунной системы различать само и не само. Другие возможные причины включают мутации, регулирующие запрограммированную гибель клеток, или продукты окружающей среды, которые повреждают целевые ткани, вызывая таким образом высвобождение иммуностимулирующих сигналов тревоги. Развитие в области аутоиммунитета привело к более частым диагнозам аутоиммунных заболеваний. Полученные данные показывают, что аутоиммунные заболевания поражают примерно 1 из 31 человек в общей популяции. Развитие также привело к более широкой характеристике того, что такое аутоиммунитет и как его можно изучать и лечить. С увеличением исследований происходит рост в изучении нескольких различных способов, которыми может возникнуть аутоиммунитет, одним из которых является молекулярная мимикрия. Механизм, с помощью которого патогены имеют аналогичные аминокислотные последовательности или однородную трехмерную кристаллическую структуру иммунодоминантных эпитопов, остается загадкой.
Molecular mimicry is the theoretical possibility that sequence similarities between foreign and self peptides are enough to result in the cross activation of autoreactive T or B cells by pathogen derived peptides. Despite the prevalence of several peptide sequences which can be both foreign and self in nature, just a few crucial residues can activate a single antibody or TCR (T cell receptor). This highlights the importance of structural homology in the theory of molecular mimicry. Upon activation, these "peptide mimic" specific T or B cells can cross react with self epitopes, thus leading to tissue pathology (autoimmunity). Molecular mimicry is one of several ways in which autoimmunity can be evoked. A molecular mimicking event is more than an epiphenomenon despite its low probability, and these events have serious implications in the onset of many human autoimmune disorders. One possible cause of autoimmunity, the failure to recognize self antigens as "self", is a loss of immunological tolerance, the ability for the immune system to discriminate between self and non self. Other possible causes include mutations governing programmed cell death or environmental products that injure target tissues, thus causing a release of immunostimulatory alarm signals. Growth in the field of autoimmunity has resulted in more frequent diagnosis of autoimmune diseases. The resulting data show that autoimmune diseases affect approximately 1 in 31 people within the general population. Growth has also led to a greater characterization of what autoimmunity is and how it can be studied and treated. With more research comes growth in the study of the several different ways in which autoimmunity can occur, one of which is molecular mimicry. The mechanism by which pathogens have similar amino acid sequences or the homologous three dimensional crystal structure of immunodominant epitopes remains a mystery.
Иммунологическая переносимость
Толерантность - это фундаментальное свойство иммунной системы. Толерантность включает в себя не самодискриминацию, которая является способностью нормальной иммунной системы распознавать и реагировать на чужеродные антигены, но не на собственные антигены. Автоиммунитет возникает, когда эта толерантность к самоантигену нарушена. Толерантность внутри индивида обычно проявляется в плоде. Это известно как материнская толерантность плода, когда В-клетки, экспрессирующие рецепторы, специфичные для определенного антигена, попадают в кровообращение развивающегося плода через плаценту. После того, как пре-В-клетки покидают костный мозг, где они синтезируются, они перемещаются в костный мозг, где происходит созревание В-клеток. Именно здесь возникает первая волна толерантности В-клеток. В костном мозге пре-В-клетки сталкиваются с различными собственными и чужеродными антигенами, присутствующими в тимусе, которые попадают в тимус из периферических участков через кровеносную систему. В тимусе предтеиновые клетки проходят процесс отбора, в котором они должны быть отобраны положительно и должны избегать отрицательного отбора. В-клетки, которые связываются с низкой активностью с собственными рецепторами МГК, положительно отбираются для созревания, те, которые не умирают апоптозом. Клетки, которые выживают при положительном отборе, но сильно связываются с самоантигенами, также подбираются отрицательно при активной индукции апоптоза. Этот отрицательный отбор известен как клональная делеция, один из механизмов толерантности В-клеток. Примерно 99 процентов пре-В-клеток в тимусе подвергаются отрицательному отбору. Только около 1 процента из них положительно отобраны для зрелости. Однако в тимусе существует лишь ограниченный репертуар антигенов, с которыми могут столкнуться Т-клетки. Толерантность Т-клеток должна возникать в периферии после индукции толерантности Т-клеток в тимусе, поскольку в периферических тканях можно встретить более разнообразную группу антигенов. Этот же механизм положительного и отрицательного отбора, но в периферических тканях, известен как клональная анэргия. Механизм клональной анергии важен для поддержания толерантности к многим аутологичным антигенам. Активное подавление - это другой известный механизм толерантности Т-клеток. Активное подавление включает в себя инъекцию большого количества чужеродного антигена в отсутствие адъюванта, что приводит к состоянию безответственности. Это состояние без ответа затем передается от инъекционного донора на наивного реципиента, чтобы вызвать состояние толерантности у реципиента. Толерантность также вырабатывается в В-клетках. Существуют также различные процессы, которые приводят к толерантности В-клеток. Как и в Т-клетках, клональная делеция и клональная аннергия могут физически устранить автореактивные клоны В-клеток. Редактирование рецепторов - еще один механизм толерантности В-клеток. Это включает в себя реактивацию или поддержание рекомбинации V(D) J в клетке, что приводит к экспрессии новой специфичности рецептора через реорганизацию генов V- области, что создаст вариации в тяжелых и легких цепочках иммуноглобулина (Ig). Молекулярная мимикрия была охарактеризована еще в 1970-х годах как еще один механизм, с помощью которого патоген может генерировать аутоиммунитет. Молекулярная мимикрия определяется как похожие структуры, которые разделяют молекулы из разных генов или их белковые продукты. Линейная последовательность аминокислот или конформационное соответствие иммунодоминантного эпитопа могут быть совместно использованы между патогеном и хозяином. Это также известно как "перекрестная реактивность" между собственным антигеном хозяина и иммунодоминирующими эпитопами патогена. Затем возникает аутоиммунный ответ против эпитопа. Из-за аналогичной гомологии последовательности в эпитопе между патогеном и хозяином, клетки и ткани хозяина, связанные с белком, разрушаются в результате аутоиммунного ответа. Это связано с тем, что сходство также рассматривается между протеомами человека и патогена, а не выбранными белками человека и патогена. Для определения эпитопов, которые являются общими для возбудителя и человека, используются большие базы данных белков. Самая большая в мире база данных белков, известная как база данных UniProt (ранее SwissProt), показала, что сообщения о молекулярном мимикрии становятся все бол�...
Структурная мимика
Несмотря на отсутствие очевидного сходства последовательности аминокислот от патогена к факторам хозяина, структурные исследования показали, что мимикрия все еще может происходить на уровне хозяина. В некоторых случаях патогенные мимики могут обладать структурной архитектурой, которая заметно отличается от функциональных гомологов. Поэтому белки с разной последовательностью могут иметь общую структуру, которая вызывает аутоиммунный ответ. Была выдвинута гипотеза, что эти вирулентные белки демонстрируют свою мимикрию через молекулярные поверхности, которые имитируют поверхности белков-хозяев (протеиновый склад или трехмерную конформацию), которые были получены конвергентной эволюцией. Также было выдвинуто предположение, что эти аналогичные белковые складки были получены путем горизонтальной передачи генов, скорее всего, от эукариотического хозяина. Это еще больше подтверждает теорию о том, что микробы развили механизм сокрытия, похожий на механизм высших организмов, таких как африканская богомолка или хамелеон, которые маскируют себя, чтобы имитировать свой фон, чтобы другие не узнавали их. Несмотря на неодинаковую гомологию последовательности между собственным и чужим пептидом, слабые электростатические взаимодействия между чужим пептидом и МХК также могут имитировать собственный пептид, чтобы вызвать аутоиммунный ответ внутри хозяина. Например, заряженные остатки могут объяснить повышенный уровень включения и сниженный уровень отключения определенного антигена или могут способствовать более высокому аффинности и активности для определенного антигена, который может, возможно, имитировать активность хозяина. Аналогичным образом, заметные гребни на полу пептидных связующих канавок могут создавать выпуклости в терминалах С в конкретных пептидах, что может значительно увеличить взаимодействие между чужим и собственным пептидом на MHC. Аналогичным образом, имеются доказательства того, что даже грубые признаки, такие как кислотно-основные и гидрофобные/гидрофильные взаимодействия, позволяют чужеродным пептидам взаимодействовать с антителом или МГК и ТЦР. Теперь очевидно, что соображений сходства последовательности может быть недостаточно при оценке потенциальных мимических эпитопов и основных механизмов молекулярной мимикрии. Таким образом, было показано, что молекулярная мимикрия, основанная на этих примерах, может возникать и при отсутствии какой-либо истинной гомологии последовательности.
Распространение эпитопа
Распространение эпитопов, также известное как детерминантное распространение, является еще одним распространенным способом, с помощью которого может возникнуть аутоиммунитет, который использует механизм молекулярной мимикрии. Автореактивные Т-клетки активируются de novo посредством эпитопов, высвобождаемых вторично в результате повреждения Т-клеток, вызванного патогеном. Реакция Т-клеток на эпитопы, которые становятся менее доминирующими, активируется в результате высвобождения других антигенов, вторичных к разрушению патогена с гомологичной иммунодоминирующей последовательностью. Таким образом, воспалительные реакции, вызванные специфическими патогенами, которые вызывают провоспалительные Th1 реакции, имеют способность сохраняться у генетически восприимчивых хозяев. Это может привести к аутоиммунным заболеваниям, специфическим для органов. И наоборот, эпитопное распространение может быть связано с тем, что целевые антигены физически связаны внутриклеточно как члены комплекса с собственным антигеном. Результатом этого является аутоиммунный ответ, который вызван экзогенным антигеном, который прогрессирует до истинно аутоиммунного ответа против имитированного самоантигена и других антигенов. Из этих примеров ясно, что поиск мимических эпитопов-кандидатов должен выходить за рамки иммунодоминирующих эпитопов данного аутоиммунного ответа. Вирус мышиного энцефаломиелита Тейлера (TMEV) приводит к развитию у мышей прогрессирующего ответа, опосредованного CD4+ Т- клетками, после того, как эти клетки проникли в ЦНС. Ученые обнаружили, что этот вирус вызывает у мышей заболевание ЦНС, которое напоминает рассеянный склероз, аутоиммунное заболевание у людей, которое приводит к постепенному разрушению миелиновых аксонов, покрывающих оболочку ЦНС. Вирус мыши TMEV имеет тринадцать аминокислотных последовательностей (His Cys Leu Gly Lys Trp Leu Gly His Pro Asp Lys Phe) (эпитоп PLP (протеолипидный белок) 139 151) с эпитопом миелина человека. Повреждение миелина наблюдателя вызвано специфическими для вируса Th1 клетками, которые перекрестно реагируют с этим эпитопом. Для проверки эффективности, при которой TMEV использует молекулярную мимикрию в своих интересах, последовательность специфического эпитопа миелина человека была вставлена в непатогенный вариант TMEV. В результате, был получен ответ CD4+ Т- клеток и была инициирована аутоиммунная демиелинизация в результате инфекции с пептидным лигандом TMEV. Недавно было показано, что у людей есть другие возможные мишени для молекулярной мимикрии у пациентов с рассеянным склерозом. К ним относятся вирус гепатита В, имитирующий человеческий протеолипидный белок (белок миелина), и вирус Эпштейна Барра, имитирующий антимиелиновый олигодендроцитарный гликопротеин (содействует созданию кольца миелина вокруг кровеносных сосудов) или белка адгезии глиальных клеток (GlialCAM), обнаруженного в ЦНС.
Расстройства мышц
Миастения гравис - еще одно распространенное аутоиммунное заболевание. Это заболевание вызывает колебания мышечной слабости и усталости. Заболевание возникает из-за обнаруживаемых антител, вырабатываемых против рецептора ацетилхолина человека. Рецептор содержит семерку аминокислотных последовательностей (Trp Thr Tyr Asp Gly Thr Lys)
Контроль
Существуют способы избежать аутоиммунитета, вызванного молекулярным подражанием. Контроль за возбудителем (патогеном) путем вакцинации, по-видимому, является наиболее распространенным методом предотвращения аутоиммунитета. Индукция толерантности к аутоантигену хозяина таким образом также может быть наиболее стабильным фактором. Развитие понижающего иммунного ответа на общий эпитоп между патогеном и хозяином может быть лучшим способом лечения аутоиммунного заболевания, вызванного молекулярным имитированием. В качестве альтернативы, лечение иммунодепрессантами, такими как циклоспорин и азатиоприн, также использовалось в качестве возможного решения. Однако во многих случаях это оказалось неэффективным, поскольку клетки и ткани уже были разрушены в начале инфекции.
Заключение
Концепция молекулярной мимикрии является полезным инструментом для понимания этиологии, патогенеза, лечения и профилактики аутоиммунных заболеваний. Однако молекулярная мимикрия - это только один из механизмов, с помощью которого аутоиммунное заболевание может возникать в связи с возбудителем. Понимание механизмов молекулярного мимикрия может позволить в будущем исследования направлять на обнаружение возбуждающего инфекционного агента, а также на распознавание самодетерминанта. Таким образом, будущие исследования могут помочь разработать стратегии лечения и профилактики аутоиммунных заболеваний. Использование трансгенных моделей, таких как те, которые используются для обнаружения мимикрических событий, приводящих к заболеваниям ЦНС и мышечным расстройствам, помогло оценить последовательность событий, приводящих к молекулярной мимикрии.
Связанные термины
Вирусная апоптотическая мимикрия, определяемая воздействием фосфатидилсерина (маркер апоптоза) на поверхность патогена в случае апоптоза, поверхности мертвых клеток, которая используется для получения вируса доступа к внутренней части иммунных клеток.