A kémiai szinapszis analógja megtalálható az emberi immunrendszerben • Alena Sukhoputova • Tudományos hírek a "Elemekről" • Immunológia, evolúció

A kémiai szinapszis analógja megtalálható az emberi immunrendszerben.

Ábra. 1. T-sejt kölcsönhatás (zöld) és B-sejtek (sárga) in vitro kollagénszálak szubsztrátján. Pásztázó elektronmikroszkóppal nyert kép. Fias.uni-frankfurt.de

A tudósok rávilágítottak arra, hogy a T- és B-limfociták kölcsönhatásba lépnek az immunválasz kialakulásában. Kiderült, hogy az emberi limfociták granulátumokat használnak a dopamin neurotranszmitterrel, hogy kommunikáljanak egymással, és a jelátvitel módja hasonló az idegrendszerben. Szembetűnő, hogy az egereknek nincs hasonló mechanizmusa a limfocitákról. Bár az egerekben, mint az emberekben, a T-és B-limfociták kölcsönhatásai során pozitív visszacsatolás alakul ki, ami fokozza a sejtek interakcióját. De az embereknél, úgy tűnik, hatékonyabban történik.

Mind az idegrendszer, mind az immunrendszer segíti testünket a külső környezetben. Általánosan elfogadott, hogy ez a két rendszer, bár egymást kiegészítő, viszonylag függetlenül és különböző módon működik. Az utóbbi években azonban bizonyítékok támadtak, hogy ezek a rendszerek mélyebben érintkeznek egymással. Például az idegrendszerből az immunsejtekbe történő jelzést szinapszisokkal detektálták (lásd A. P. Kohm, V.M. Sanders, 2000.Norepinefrin: M. L. Dustin, D. R. Colman hírnöke, 2002. Neurális és immunológiai szinaptikus kapcsolatok. És a másik nap a magazinban természet Egy nagy nemzetközi tudóscsoport cikkét publikálták, amely kimutatta, hogy az immunrendszer T és B sejtjeinek kölcsönhatása keretében intercelluláris kapcsolatok alakulnak ki, hasonlóan azokhoz, amelyekhez hozzászoktunk az idegrendszerben.

De először, emlékezzünk az immunrendszer általános elveire. Az immunitás veleszületett és megszerzett. A kórokozó megjelenését követő első percekben a veleszületett immunitás aktiválódik: a komplement rendszer és a vérben és más szövetekben folyamatosan jelen lévő immunhisztokémiai fehérjék megtámadják "mindent, ami nem a tiéd", vagy inkább olyan kórokozókra jellemző anyagok egész osztályára reagálnak, amelyek általában nem találhatók meg. a gazdaszervezetben, antigének.

A megszerzett immunitás sokkal hosszabb ideig aktiválódik – kb. 1-2 hétig tart, de hatékonyabban védi minket. Fő jellemzője a támadás sajátossága, összetevőinek bonyolult mintája a bűnöző megjegyzése és azonosítása, tömeges támadással. A "memória" -nak köszönhetően a megszerzett immunitás a kórokozó hatékony gyors semlegesítését biztosítja, amikor újra befecskendezik a szervezetbe.

Az immunrendszer egyszerűsített rendszere

A megszerzett immunitás viszont sejtes és humorális részekre oszlik. A sejtes immunitás főként a fagocitózissal működik, vagyis a védősejtek által felismert védő kórokozók és a citokinek izolálása révén. A humorális ugyanaz, amelyet tovább fogunk vitatni, az antitestek és a komplement rendszer segítségével (ezt nevezzük veleszületett és szerzett immunitásnak). Mindez abból indul ki, hogy a veleszületett immunitás sejtjei elfogyasztják a kórokozót, majd a kórokozó kicsi fragmenseit kitehetik fel. Amikor az immunrendszer limfocitái, a T-segítő sejtek és a B-limfociták találkoznak velük, megismerik a kórokozó (antigénjei) sajátosságait ezeken a fragmenseken keresztül. Ezután a limfociták szaporodnak és migrálnak az úgynevezett germinális központokba, a B-sejtek aktív osztódásába és érlelésébe a nyirokcsomókban, a mirigyekben és a lépben. Ott különböző típusú (T és B) limfociták, amelyek ugyanazt az antigént ismerik, kölcsönhatásba lépnek egymással (1. Ez az intercelluláris kölcsönhatás a B-limfociták érleléséhez vezet, plazmasejtjeikké történő átalakulása miatt. A plazmasejtek ezután masszívan olyan antitesteket alkotnak, amelyek a külföldi sejtekre specifikusak.Ezek az antitestek megtalálják a kórokozót, és megkötik azt, megakadályozzák a vérben jelenlévő komplement rendszer fehérjeinek megszaporodását és aktiválását, amely elpusztítja a kórokozót vagy antitestekkel együtt kiszolgáltatottabbá teszi a veleszületett immunitás makrofágainak elemeit. Ha többet szeretne megtudni a T és B sejtek szerepéről és kapcsolatairól, ahogyan azt szintén hívják, lásd például a cikk Immunrendszer.

Az idegrendszer sejtjei, idegsejtjei szinapszisokkal (kémiai és elektromos) érintkeznek egymással vagy más típusú sejtekkel, ahol a sejtek között a jelátvitel történik. A kémiai szinapszisban a speciális szekréciós granulákban lévő érintkezés helyén lévő jelzőcella olyan anyagot tartalmaz, amely neurotranszmitter, amely a megfelelő pillanatban felszabadul az érintkező sejtek közötti résbe, és eléri a fogadó sejt felszínét. Az utóbbi rendelkezik ezen a neurotranszmitter felszíni receptorán, amely kötődik hozzá, és továbbítja a jelet a sejtbe. Ez a fajta jelátvitel mindig egyirányú, és úgy vélték, hogy csak egy neuron képes jelátviteli cellaként működni.A szinapszisok szerkezetéről és a kémiai és elektromos szinapszisok közötti különbségekről bővebb információt a hal elektromos szinapszisok aszimmetrikusakká váltak, az "Elements", 2010.06.26-i és az idegimpulzusok megoszlása ​​című cikket.

A kutatók felfedezték a chromogranin B (CgB) fehérjét a mirigyekben, az emberi lép lépett a nyirokcsomókban, ami az idegsejtek szekretorikus szemcséjére jellemző. Azonban kiderült, hogy az egerek immunrendszerének, a lépben és az aggregált nyirokcsomókban (Peyer foltjai) nincsenek ilyen fehérjék, ráadásul az egerek idegrendszerében gyakran megtalálhatók az emberi idegrendszerben.

Emberben, mint kiderült, a CgB-t kódoló gének az immunrendszerben történő transzkripciója a tüszők T-segítőire korlátozódik. Follicular T-helper (TFH) egy T-helper sejtek alpopulációja, amely segít a B-limfocitáknak olyan antitestek előállításában, amelyek válaszul reagálnak a szervezet antigének megjelenésére. Az elektronmikroszkóp képei azt mutatják, hogy az ilyen típusú sejtekben sűrű maggal rendelkező buborékok vannak, és CgB-t is tartalmaznak (2. A gázkromatográfia és a tömegspektrometriai módszerek kombinálásával és az eredmények immuncitokémiai vizsgálatokkal történő megerősítésével a kutatók azt találták, hogy a dopamin neurotranszmitter ezen granulátumokban található.

Ábra. 2. A follikuláris T-helper sejtek titkos szemcséi (jelezve nyíl) a csírázó központban. ER – endoplazmatikus retikulum, ex.sp. – extracelluláris tér. Kép a cikkből a vita során természet

Vagyis a szerkezet és a főbb jellemzők szerint elmondható, hogy az emberi immunrendszer sejtjeiben (follikuláris T-segítő) vannak szekréciós granulák, amelyek – ahogy azt korábban gondoltam – jellemzők az idegrendszerre.

Mind a dopamin, mind a kromogranin B egyáltalán nem kimutatható minden tüszős T-segítőben, csak az ilyen típusú sejtek kb. 5% -ában. Az izolált sejtek forskolinnal való kezelése, ami fokozza a dopaminszintézist, a T százalékos arányának növekedéséhez vezetettFHdopamin és CgB. Más humán T-sejteknél, mielőtt forskolinnal és anélkül kezelték, a dopamin nem detektálható, és T-benFH egerek észlelték a dopamin minimális mennyiségét a kezelés után.

Kutatók vegyes kultúrákat izoláltak az emberi test TFH és a B-sejteket, majd ismét megosztottak. A félórás találkozás eredményeképpen a T-sejtekben a dopamin mennyisége felére csökkent, és a B-sejtekben ezzel szemben emelkedett. Amikor a T és B sejtmembránfehérjék (LFA1 / ICAM1) specifikus kölcsönhatásának inhibitorai előzetesen hozzáadódnak a táptalajhoz,dopamin mindegyik sejttípusban változatlan maradt. Tehát T-bőlFH a dopamin B-sejtekre továbbítódik, és ehhez az átvitelhez sejt-sejt típusú ligand-receptor kapcsolatra van szükség. Ez a fajta érintkezés nagyon gyakori, és abban rejlik, hogy a kontaktáló sejtek felületén egymáshoz illeszkednek, mint a zár, a fehérjék kulcsa. Az egyiknek van egy kulcsa, az úgynevezett ligandum (ICAM1 B sejtek), a másiknak van egy reteszje, egy receptor (LFA1 T-sejtek). Ha egymásnak megfelelő membránfehérjékkel rendelkező sejtek elég közel vannak, akkor a ligandum megköti a receptort, és ezáltal megváltoztatja azt. A módosított receptor ezután kiváltja a sejt típusától és a receptorától függően a sejten belüli folyamatokat, ebben az esetben közvetlenül vagy közvetve a dopamin átvitelét. A szabad molekulák, amelyek nem kapcsolódnak semmilyen sejthez, szintén ligandumokként működhetnek, például ha a neurotranszmitter érintkezésbe kerül a receptorával a szinaptikus hasadékban.

A hosszú távú immunitás kialakulásához szükséges germinális központok és memória B-sejtjeinek humán B-sejtjein a kutatók számos dopaminreceptort találtak.A germinális centrumok dopaminnal való feldolgozása során a B-sejtek plazmasejtekké történő átalakulása az aktív antitestképződést gyorsított, de a B-sejtek felosztásának és túlélésének sebessége nem változott. B-sejtekben a dopaminre adott válaszként a T-sejt és B-sejt kölcsönhatás során a T-sejt receptorhoz kötődő felszíni ICOSL fehérje mennyisége jelentősen megnövekedett. A dopamin receptor inhibitor blokkolta ezt a hatást, de a fehérjeszintézis-inhibitor nem. Az ICOSL sejtek száma nem változott, ráadásul nem találtunk változást a gén transzkripciójában. Kiderül, hogy a dopamin, amely a B-sejt dopamin receptorához kötődik, nem serkenti az ICOSL szintézist, hanem a felszínre való szállítását.

Egérben a dopamin hasonló hatását nem észlelték. Ismeretes, hogy bennük az ICOSL felszíni mennyiségének növekedése társul a CD40L (T membránfehérjeFH) CD40-gyel (B-sejt membránfehérje). A kutatók megvizsgálták az oldott CD40L hatását az egerek és az emberek B-sejtjeire, és megállapították, hogy az csak egérsejtekre hat, de nem humán limfocitákra. Emberben a CD40L / CD40, ellentétben a dopamin receptorok receptorhoz való kötődésével, nem növeli a felszíni ICOSL mennyiségét a B-sejtekben.

ICOSL B-sejt kötődik a megfelelő ICOS T-hezFHAz egerek sejtjei az aktív CD40L T-sejtek növekedéséhez vezetnek. Emberben emellett a dopamin dús granulátumok száma nő. Az ICOSL / ICOS kötődés hatására, mind az emberben, mind az egerekben a lehetséges LFA1 / ICAM1 kölcsönhatások területe nő. Tehát általában a T- és B-sejtek interakciója fokozódik, de az interakció ideje nem változik.

Ábra. 3. A humán T és B limfociták interakciójának általános szerkezete a csírázási központban, a szekréciós granulák és a dopamin részvételével. Kép a cikkből a vita során természet

Megfigyelhetõ az a tény, hogy a két sejt kölcsönhatásának fokozására szolgáló rendszer, bár alapvetõen azonos, különbözik részletesen az emberekben és az egerekben, nagyon közel élõ organizmusok az immunrendszer fejlõdésében. Egy ICOSL / ICOS egérben megnövelt a CD40L / CD40 kötődése, amely fokozza az ICOSL / ICOS-t. Emberben egy új résztvevő jelenik meg ebben a rendszerben, amely szinte teljesen átveszi a CD40L / CD40 interakció funkcióját. A dopamin a folliculáris T-helper sejtek szekretor granulátumaiban, melyeket a B-sejt receptorok ICOSL / ICOS kölcsönhatásaira reagálnak, és fokozza az ICOSL / ICOS interakciót.Mindkét esetben a képződött pozitív visszajelzést, de ez képezi az emberi rendszer, teljesen hasonló a jelátvitel ideg szinapszis. Az első alkalommal kimutatták, hogy hasonló típusú kommunikáció van az immunrendszer sejtjei között.

A dopamin egy nagyon rövid életű molekula, amelynek felezési ideje csak 1-2 perc. Ez hozzájárulhat specificitása és pontossága az alkalmazott jel való részvételét, valamint annak biztosítása, hogy a jelet, a megcélzott sejt. Számítógépes szimuláció azt mutatja, hogy ez a helyettesítés az áramkörben sejt kölcsönhatás meggyorsíthatja az érés B-limfociták, és ezáltal bizonyos mértékig növelni a sebességet és hatékonyságot az immunválasz egerekkel összehasonlítva. Ez a felfedezés nemcsak hozzájárulnak egy új forduló farmakológiai, hanem serkenti a tanulmány az evolúció egy ilyen összetett és hasznos megszerzése, mint a mi immunitást.

Forrás: Ilenia Papa, David Saliba, Maurilio Ponzoni, Sonia Bustamante, Pablo F. Canete, Paula Gonzalez-Figueroa, Hayley A. McNamara, Salvatore Valvo Michele Grimbaldeston, Rebecca A. Édes, Harpreet Vohra, Ian A. Cockburn, Michael Meyer-Hermann , Michael L. Dustin, Claudio Doglioni és Carola G. Vinuesa. A TFH-eredetű dopamin gyorsítja a produktív szinapszisokat a germinális központokban // Nature. 2017. V. 547. P. 318-323. DOI: 10.1038 / nature23013.

Alena Suhoputova


Like this post? Please share to your friends:
Vélemény, hozzászólás?

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