Analog kemične sinapse je bil ugotovljen v človeškem imunskem sistemu • Alena Sukhoputova • Znanost Novice o "Elementih" • Imunologija, evolucija

V človekovem imunskem sistemu je bil ugotovljen analog kemične sinapse.

Sl. 1. T celična interakcija (zelena) in celice B (rumeno) in vitro na substratu kolagenskih vlaken. Slika, pridobljena s skeniranjem elektronskega mikroskopa. Od fias.uni-frankfurt.de

Znanstveniki so razkrili, kako T- in B-limfociti vplivajo na nastanek imunskega odziva. Izkazalo se je, da človeški limfociti uporabljajo granule z dopaminom nevrotransmitorja, da komunicirajo med seboj, metoda prenosa signala pa je podobna kot v živčnem sistemu. Presenetljivo je, da miši nimajo podobnega mehanizma komunikacije limfocitov. Čeprav pri miših, tako kot pri ljudeh, med interakcijo T-in B-limfocitov nastane pozitivna povratna zveza, kar povečuje interakcijo celic. Ampak pri ljudeh, očitno, se to zgodi bolj učinkovito.

Tako živčni kot imunski sistem pomagata našemu telesu, da se odzove na zunanje okolje. Na splošno velja, da ti sistemi, čeprav komplementarni, delujejo relativno neodvisno in na različne načine. Toda v zadnjih letih so se pojavili dokazi, da ti sistemi delujejo globlje. Na primer, signalizacija od živčnega sistema do imunskih celic je bila zaznana s sinapsami (glej člene A. P. Kohm, V. M. Sanders, 2000.Norepinefrin: poslanec M.L. Dustin, D. R. Colman, 2002. Nevralni in imunološki sinaptični odnosi. In drugi dan v reviji Narava Objavil članek velike mednarodne skupine znanstvenikov, ki je pokazal, da se v okviru interakcije T in B celic imunskega sistema vzpostavijo medcelični kontakti, podobni tistim, ki smo jih navadili na srečanje v živčnem sistemu.

Najprej se spomnimo splošnih načel imunskega sistema. Imuniteta je razdeljena na prirojeno in pridobljeno. V prvih minutah po pojavu patogena se aktivira kongenitalna imuniteta v prvih minutah po pojavu patogena: beljakovine sistema komplementa in imunske celice, ki so prisotne v krvi in ​​drugih tkivih, napadajo "vse, kar ni vaše", ali se bolje odzove na celotne razrede snovi, značilnih za patogene, ki jih običajno ne najdemo v v gostiteljevem telesu, antigene.

Pridobljena imuniteta se aktivira veliko dlje – traja približno 1-2 tedna, vendar nam tudi učinkoviteje ščiti. Njena glavna značilnost je specifičnost napada, njene komponente pa imajo zapleten vzorec za pomnjenje in identificiranje kriminalca, ki ga na maso napadajo množično. Zahvaljujoč "spominu" pridobljena imuniteta zagotavlja učinkovito hitro nevtralizacijo patogena, ko jo ponovno vbrizgamo v telo.

Poenostavljena shema imunskega sistema

Pridobljena imuniteta, po drugi strani, je razdeljena na celično in humoralno. Celična imuniteta deluje predvsem s fagocitozo, to je z jedjo obrambnih patogenov, ki jih prepoznajo zaščitne celice in izločajo citokine. Humoral, o katerem bomo razpravljali, deluje s pomočjo protiteles in sistema komplementa (imenovan je kot prirojena in pridobljena imuniteta). Vse se začne z dejstvom, da celice prirojene imunosti uživajo patogen in nato na svoji površini razkrijejo majhne fragmente tega patogena. Ko se limfociti imunskega sistema, T-helper celice in B-limfociti srečujejo z njimi, se seznanijo z značilnostmi patogena (s svojimi antigeni) skozi te fragmente. Potem se limfociti pomnožijo in preselijo v tako imenovane germinalne centre, kraje aktivnega deljenja in zorenja B-celic v bezgavkah, žlezah in vranici. Tam so med seboj medsebojno povezani limfociti različnih tipov (T in B), ki so "poznani" z istim antigenom (slika 1). Ta medcelična interakcija vodi v zorenje B-limfocitov, njihovo transformacijo v plazemske celice. Plazemske celice nato masivno tvorijo protitelesa, ki so specifična za tuje celice, s katerimi se srečujejo.Ta protitelesa najdejo patogene in se vežejo nanjo, s čimer preprečujejo, da bi pomnožila in aktivirala proteine ​​sistema komplementa, prisotnega v krvi, ki uničijo patogen ali pa skupaj s protitelesi povečajo občutljivost za elemente prirojene imunosti – makrofagov. Za več informacij o vlogah in povezavah celic T in B, kot so ti tudi imenovani, si oglejte, na primer, članek Immune System.

Celice živčnega sistema, nevroni, so v stiku med seboj ali z drugimi vrstami celic s pomočjo sinapse (so kemične in električne), pri katerih pride do prenosa signala med celicami. V kemijskem sinapse ima signalna celica na mestu stika v posebnih sekretornih granulah substanca, nevrotransmiter, ki se v pravem trenutku sprosti v režo med kontaktnimi celicami in doseže površino sprejemne celice. Slednji ima na površinskih receptorjih za ta nevrotransmiter, ki se veže nanjo in prenaša signal v celico. Ta vrsta prenosa signala je vedno enosmerna in verjel je, da lahko le nevron deluje kot celica, ki oddaja signal.Za več informacij o strukturi sinapse in razlikah med kemičnimi in električnimi sinapsami si oglejte novice. Električne sinapse električnih strupov so se izkazale za asimetrične, "Elements", 29.06.2017 in članek Distribucija živčnih impulzov.

Raziskovalci so odkrili protein v kromograninu B (CgB) v žlezah, limfnih vozlih človeške vranice, ki je značilen za sekretne granule nevronov. Vendar so ugotovili, da v organih imunskega sistema miši, v vranici in agregiranih limfoidnih vozličih (Peyerjevi madeži) takega proteina ni, poleg tega pa je v živčnem sistemu miši tako pogosto kot v človeškem živčnem sistemu.

Pri ljudeh se je izkazalo, da je transkripcija genov, ki kodirajo CgB v imunskem sistemu, omejena na folikularne T-pomočnike. Folikularni T-pomočnik (TFh) so subpopulacija T-helper celic, ki pomaga B-limfocitom proizvesti protitelesa kot odziv na pojav antigenov v telesu. Slike iz elektronskega mikroskopa kažejo, da v celicah te vrste obstajajo mehurčki z gostim jedrom in vsebujejo tudi CgB (slika 2). Z združitvijo plinske kromatografije in metode masne spektrometrije ter potrditve rezultatov z uporabo imunocitokemije so raziskovalci ugotovili, da je dopamin v živčnem prenašalniku v teh granulah.

Sl. 2 Sekceptne granule folikularnih T-helper celic (indicirano puščice) v kletnem centru. ER – endoplazemski retikulum, ex.sp. – zunajcelični prostor. Slika iz članka v razpravi Narava

To pomeni, da glede na strukturo in glavne značilnosti lahko rečemo, da so v celicah človeškega imunskega sistema (folikularni T-pomočniki) prisotne sekretorne granule, ki so, kot smo že prej mislili, značilni za živčni sistem.

Tako dopamina kot kromogranina B ni mogoče odkriti v vseh folikularnih T-pomočnikih, temveč le pri približno 5% celic te vrste. Zdravljenje izoliranih celic s forskolinom, ki intenzivira sintezo dopamina, je povzročilo povečanje deleža TFhki vsebujejo dopamin in CgB. V drugih človeških T-celicah, pred zdravljenjem z atskolinom in brez njega, dopamin ni zaznan in v TFh miši so po zdravljenju odkrili najmanjšo količino dopamina.

Raziskovalci mešane kulture, izolirane iz človeškega telesa TFh in B-celice, nato pa so bili ponovno razdeljeni. Kot rezultat poltočasnega srečanja se je količina dopamina v T-celicah zmanjšala za polovico, v B-celicah pa se je, nasprotno, povečala. Kadar v medij vnaprej dodamo inhibitorje specifične interakcije membranskih proteinov T in B celic (LFA1 / ICAM1), je količinadopamin v vsakem tipu celice ostaja nespremenjen. Torej iz TFh dopamin se prenaša v celice B, za ta prenos pa je potreben stik celičnega receptorja receptorja celice do celice. Ta vrsta stika je zelo pogosta in leži v tem, da so na površinah kontaktnih celic primerne drug z drugim kot ključ do zaklepanja proteinov. Ena ima ključ, tako imenovani ligand (ICAM1 B celice), drugi pa ima ključavnico, receptor (LFA1 T celice). Ko so celice z membranskimi proteini, ki so med seboj enako blizu, se ligand veže na receptor in s tem spremeni. Spremenjeni receptor nato sproži določene, odvisno od vrste celice in receptorja, procese znotraj celice, v tem primeru neposredno ali posredno povzroči prenos dopamina. Proste molekule, ki niso pritrjene na nobeno celico, lahko delujejo tudi kot ligandi, na primer, ko nevrotransmiter pride v stik s svojim receptorjem v sinaptičnem razpuščanju.

Na površini človeških B-celic germinalnih centrov in B-celic spomina, potrebnih za nastanek dolgotrajne imunosti, so raziskovalci našli veliko število dopaminskih receptorjev.Pri obdelavi kliničnih centrov z dopaminom se je pospešilo preoblikovanje celic B v plazemske celice, aktivna oblika, ki tvori protitelesa, vendar se stopnja delitve in preživetja celic B ni spremenila. V odgovor na dopamin v celicah B se je znatno povečala količina površinskega ICOSL proteina, ki se veže na T-celični receptor med interakcijo T-celic in B-celic. Ta inhibitor zavira dopaminski receptor, vendar inhibitor sinteze beljakovin ni. Skupno število celic ICOSL se ni spremenilo, poleg tega pa v prepisovanju gena za ta protein niso našli nobenih sprememb. Izkazalo se je, da dopamin, vezan na dopaminski receptor celice B, ni spodbudil sinteze ICOSL, ampak njen transport na površino.

Pri miših podoben učinek kot dopamin ni bil ugotovljen. Znano je, da je v njih povečanje količine površinskega ICOSL povezano s stikom CD40L (membranski protein TFh) s CD40 (proteinska celična membrana B). Raziskovalci so testirali učinek raztopljenega CD40L na celice B miši in ljudi in ugotovili, da je učinkovit samo za celice miši, ne pa za človeške limfocite. Pri ljudeh CD40L / CD40 v nasprotju z vezavo dopamina na njegove receptorje ne poveča količine površinskega ICOSL v celicah B.

ICOSL B-celično vezavo na ustrezni ICOS TFhcelice pri miših povzročijo povečanje aktivnih CD40L T-celic. Poleg tega se število črevesnih sekancev z dopaminom poveča tudi pri ljudeh. Pod vplivom vezave ICOSL / ICOS, tako pri ljudeh kot pri miših, se poveča tudi površina možnih interakcij LFA1 / ICAM1. Tako se na splošno poveča interakcija celic T in B, vendar se čas te interakcije ne spremeni.

Sl. 3 Splošna shema interakcije človeških T in B limfocitov v klitnem centru s sodelovanjem sekretornih granul z dopaminom. Slika iz članka v razpravi Narava

Zanimivo je dejstvo, da se sistem za izboljšanje interakcije dveh celic, čeprav v osnovi enak, pri ljudeh in miših, podrobno razlikuje, zelo blizu organizmov v smislu razvoja imunskega sistema. V miški ICOSL / ICOS se poveča vezava CD40L / CD40, ki nato izboljša ICOSL / ICOS. Pri ljudeh se v tej shemi pojavi nov udeleženec, ki skoraj popolnoma prevzame funkcijo interakcije CD40L / CD40. To je dopamin v sekretornih granulah folikularnih T-helper celic, ki se prenaša kot odziv na interakcijo ICOSL / ICOS na receptorje B-celic in izboljša interakcijo ICOSL / ICOS.V obeh primerih se oblikuje pozitivna povratna zveza, toda pri ljudeh se tvori sistem, ki je popolnoma podoben prenosu signala v sinusnem delu živca. Prvič je bilo dokazano, da obstaja podobna vrsta komunikacije med celicami imunskega sistema.

Dopamin je zelo kratkotrajna molekula s razpolovno dobo samo 1-2 minut. To lahko prispeva k specifičnosti in natančnosti signala, zagotovljenega z njeno udeležbo, in zagotavlja, da se signal prenese v ciljno celico. Računalniška simulacija kaže, da bi ta substitucija v interakcijo vezje celic pospešiti dozorevanje limfocitov B, in tako do neke mere povečati hitrost in učinkovitost imunskega odziva glede na miših. To odkritje ne samo prispevali k novemu krogu v farmakologije, ampak tudi spodbuja študijo razvoja tako kompleksnem in koristne pridobitve, kot je naš imunitete.

Vir: Ilenia Papa, David Saliba, Maurilio Ponzoni, Sonia Bustamante, Pablo F. CANETE, Paula Gonzalez-Figueroa, Hayley A. McNamara, Salvatore Valvo, Michele Grimbaldeston, Rebecca A. Sweet, harfo rit Vohra, Ian A. Cockburn, Michael Meyer-Hermann , Michael L. Dustin, Claudio Doglioni in Carola G. Vinuesa. Dapamin, pridobljen iz TFH, pospešuje produktivne sinapse v germinalnih centrih // Narava. 2017. V. 547. str. 318-323. DOI: 10.1038 / narava23013.

Alena Suhoputova


Like this post? Please share to your friends:
Dodaj odgovor

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: