Принципы работы сигналов опасности
Система передачи сигналов опасности в организме построена на распознавании триггеров специальными клеточными сенсорами — паттернраспознающими рецепторами (в первую очередь TLR и NOD), а также собственными рецепторами аларминов.
В норме эти рецепторы реагируют на экзогенные факторы — чужеродные агенты, такие как патогенные бактерии. Однако при локальном повреждении тканей формируются эндогенные сигналы. Их появление связано с воздействием неблагоприятных факторов, которые приводят к массированному разрушению клеток. Важно отметить, что физиологическая программируемая гибель (апоптоз) не сопровождается выбросом этих веществ. Алармины выделяются исключительно при некрозе или выраженном клеточном стрессе, попадая в межклеточное пространство и подавая сигнал тревоги окружающим тканям.
За восприятие как экзогенных, так и эндогенных сигналов отвечают специализированные миелоидные клетки — в первую очередь макрофаги и дендритные клетки. Результатом их активации становится немедленное развитие реакций врожденного иммунитета (формирование воспаления), а на более поздних этапах — значительное усиление реакций адаптивного иммунного ответа.
Основные виды аларминов
Группа эндогенных сигналов опасности крайне разнообразна и включает белки, нуклеиновые кислоты и метаболиты. Наиболее изученными являются следующие классы:
- Белки теплового шока (HSP — Heat Shock Proteins)
Это самые известные алармины. У млекопитающих выделяют несколько вариантов: HSP20, HSP40, HSP60, HSP70, HSP90. В здоровой клетке они выполняют функцию шаперонов — поддерживают оптимальную пространственную конформацию белков, которые только что синтезировались (после этапов сборки субъединиц и процессинга). При воздействии стрессовых факторов, таких как изменение температуры, радиация или инфекция, экспрессия HSP резко усиливается, и они начинают секретироваться наружу. В межклеточной среде они взаимодействуют с TLR (в частности, TLR-2 и TLR-4), передавая иммунным клеткам сигнал о бедствии.
- Белок HMGB1 (High mobility group box 1)
Это широко распространенный ядерный белок, который секретируется при клеточном стрессе и высвобождается при некрозе. Его главные мишени — иммунные клетки. HMGB1 обладает выраженной хемотаксической активностью, активно стимулирует макрофаги и заметно ускоряет процесс созревания дендритных клеток.
- Мочевая кислота
При повреждении клеточных структур она активно выделяется наружу, где кристаллизуется в форме мононатриевой соли урата. Эти кристаллы являются мощным триггером: они участвуют в функционировании инфламмосом и мощно стимулируют выработку провоспалительных цитокинов.
- Белки S100
Известны как семейство калгранулинов. Они образуют обширную группу аларминов, участвующих в регуляции воспалительных каскадов.
Кроме того, к аларминам относят бактерицидные белки (такие как дефензины и кателицидины), галектины, аннексины и тимозины. Функцию эндогенных сигналов опасности могут выполнять и некоторые цитокины, например, мембранный и цитоплазматический IL-1α.
Клеточные механизмы врожденного иммунитета
Основой реализации защитных функций врожденного иммунитета является воспалительная реакция. Главная причина её развития — это необходимость быстрого и эффективного ответа на локальное повреждение тканей, а также на проникновение экзогенных чужеродных агентов (как правило, это патогенные бактерии).
Инициация воспалительной реакции строго зависит от местных клеток, находящихся непосредственно в очаге поражения. Главную роль здесь играют тучные клетки и тканевые макрофаги. Именно они первыми улавливают выброшенные поврежденными тканями алармины и запускают каскад реакций, который привлекает в очаг другие иммунные клетки и формирует полноценный защитный ответ организма.
Алармины — от английского «alarm» (тревога, сигнализация). Когда клетку «взламывают» (некроз) или она «горит» (стресс), срабатывает молекулярная сигнализация, на звук которой сбегаются макрофаги.
Вопросы с занятий и экзамена
Происходит ли выброс аларминов при физиологическом апоптозе?
Нет, система передачи сигналов опасности активируется только при некротической гибели клеток под воздействием неблагоприятных факторов. Апоптоз протекает без массивного выброса аларминов.
Какую функцию выполняют белки теплового шока (HSP) в норме?
В здоровых клетках они работают как шапероны. Их задача — поддерживать правильную конформацию синтезируемых белков после их процессинга и сборки из субъединиц.
С какими рецепторами взаимодействуют белки теплового шока при попадании в межклеточную среду?
Выполняя роль аларминов, секретированные белки теплового шока связываются с паттернраспознающими рецепторами, в частности с TLR-2 и TLR-4.
Какие клетки инициируют воспалительную реакцию при появлении сигналов опасности?
Воспаление инициируется местными клетками, находящимися в тканях. В первую очередь это тучные клетки и макрофаги.
Что ещё разобрать по теме
- Механизмы функционирования инфламмосом при воздействии кристаллов мочевой кислоты.
- Строение и функции паттернраспознающих рецепторов (TLR, NOD).
- Роль макрофагов и дендритных клеток в восприятии экзогенных и эндогенных сигналов.
- Процесс созревания дендритных клеток под влиянием HMGB1.
- Механизмы усиления реакций адаптивного иммунитета после активации врожденного.
Разберите тему целиком в курсе «Иммунология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Эндогенные сигналы опасности» и ещё 723 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 23 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Врождённый иммунитет»
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.