Скачать презентацию Врожденный иммунитет на стыке наук С А НЕДОСПАСОВ Скачать презентацию Врожденный иммунитет на стыке наук С А НЕДОСПАСОВ

Lecture_MSU_2008_Open.ppt

  • Количество слайдов: 30

Врожденный иммунитет: на стыке наук С. А. НЕДОСПАСОВ Институт Молекулярной Биологии им. В. А. Врожденный иммунитет: на стыке наук С. А. НЕДОСПАСОВ Институт Молекулярной Биологии им. В. А. Энгельгардта РАН Институт Физико-химической биологии им. А. Н. Белозерского МГУ

Скопление фагоцитов в личинке морской звезды вокруг занозы Мечников Илья Ильич (родился в 1845 Скопление фагоцитов в личинке морской звезды вокруг занозы Мечников Илья Ильич (родился в 1845 г. под Харьковом, умер в 1916 г. в Париже) Нобелевская премия по физиологии и медицине 1908 г.

Важные факты про врожденный иммунитет 1. Защищает все виды живых существ, в то время Важные факты про врожденный иммунитет 1. Защищает все виды живых существ, в то время как адаптивный иммунитет есть только у высших позвоночных. 2. Является и главной системой (сенсором) распознавания «чужого» (например, заражения патогенами), и первой линией защиты. 3. Кодируется относительно небольшим числом генов, которые не могут увеличивать разнообразия рецепторов с помощью соматических перестроек (как это происходит в адаптивном иммунитете). 4. Из-за ограниченности числа генов рецепторы (сенсоры) распознают не индивидуальный патоген, а целые классы патогенов.

Christiane Nusslein-Volhard Нобелевская премия по физиологии и медицине 1995 г. Christiane Nusslein-Volhard Нобелевская премия по физиологии и медицине 1995 г.

Мухи без гена Toll зарастают грибками и погибают Lemaitre B, Nicolas E, Michaut L, Мухи без гена Toll зарастают грибками и погибают Lemaitre B, Nicolas E, Michaut L, Reichhart JM, Hoffmann JA. Cell, 1996, 20: 973 -83 Jules Hoffmann Président de l’Académie des Sciences Иностранный член РАН

Чарльз Дженуэй (1943 -2003) и Руслан Меджитов Чарльз Дженуэй (1943 -2003) и Руслан Меджитов

TLR семейство и его лиганды у человека и мыши ЛТК, Г+ бактерии, Все бактерии TLR семейство и его лиганды у человека и мыши ЛТК, Г+ бактерии, Все бактерии ЛПС, Липопептиды грибки, -бактерии Флагелин Профилин Г микоплазма MD-2 TLR 4 TLR 6 TLR 2 TLR 1 Адаптерные белки (My. D 88, Trif) TLR 5 TLR 11 Эндосома TLR 3 ds. RNA Сигнальные киназы NF-k. B IRF Гены медиаторов, включая ФНО TLR 7 ss. RNA Cp. G DNA TLR 9

Парадокс эволюции TLR Spaetzle семейства Грибки Сенсоры микробов Г+ бактерии 18 W Toll 3 Парадокс эволюции TLR Spaetzle семейства Грибки Сенсоры микробов Г+ бактерии 18 W Toll 3 Toll DD DD Tube DD My. D 88 Pelle ? I-k. B/ CACTUS Toll 4 Toll 5 Toll 6 Toll 7 Toll 8 Toll 9 NF-k. B /DIF Защитные пептиды

Дополнительные факты про врожденный иммунитет 1. Принципиально разные стратегии распознавания: во врожденном - рецептор Дополнительные факты про врожденный иммунитет 1. Принципиально разные стратегии распознавания: во врожденном - рецептор узнает инвариантные химические структуры целого класса патогенов в адаптивном – генерируется набор рецепторов со случайной специфичностью, которые потом отбираются. 2. За каждую из двух ветвей иммунитета, в первом приближении, отвечают разные виды клеток иммунной системы (иммуноцитов). Клетки адаптивного иммунитета - Т и В лимфоциты (а также NKT клетки). Клетки врожденного иммунитета – макрофаги (наши главные фагоциты!), нейтрофилы, дендритные клетки, NKклетки.

Структура TLR 4 -связывающих фрагментов ЛПС ( «липиды А» ) различных Г- бактерий Липид Структура TLR 4 -связывающих фрагментов ЛПС ( «липиды А» ) различных Г- бактерий Липид А E. coli Патогенный Липид А Rhodobacter Sphaeroides Непатогенный

Структура комплекса LPS-MD-2 -TLR 4 Kim et al, Cell 130, 906– 917, 2007 ERITORAN Структура комплекса LPS-MD-2 -TLR 4 Kim et al, Cell 130, 906– 917, 2007 ERITORAN – синтетический аналог непатогенного липида А LPS R. sphaeroides. Является мощным антагонистом TLR 4 -MD-2; находится в III фазе клинических испытаний при тяжелом сепсисе

Структура липотейхоевых кислот из клеточных стенок Г+ бактерий – лигандов TLR 1/2 Полиглицерофосфатный эфир Структура липотейхоевых кислот из клеточных стенок Г+ бактерий – лигандов TLR 1/2 Полиглицерофосфатный эфир O O HO O R 1 P O O O R 2 P O n=45 -50 O n HO Липидная O часть O OH HO O Углеводный скелет (генциобиоза) HO O OH R 3 O R 4 O OH C 14 -C 19 alkyls

Локализация главных сенсоров и рецепторов врожденного иммунитета: TLRs и NLRs Один из результатов активации Локализация главных сенсоров и рецепторов врожденного иммунитета: TLRs и NLRs Один из результатов активации Механизм, позволяющий NLR рецепторов – продукция ИЛ- избежать узнавания своей ДНК 1, который сам запускает каскад, и РНК, - компартментализация подобный TLR

Дополнительные соображения про врожденный иммунитет 1. Неприродные химические соединения могут распознаваться рецепторами врожденного иммунитета, Дополнительные соображения про врожденный иммунитет 1. Неприродные химические соединения могут распознаваться рецепторами врожденного иммунитета, являясь их активаторами (агонистами) или блокаторами (антагонистами). 2. Осмысленные манипуляции с системой врожденного иммунитета будут иметь возрастающее практическое значение для медицины. 3. Значительная часть рекламируемых иммуностимуляторов относятся к природным или неприродным лигандам рецепторов врожденного иммунитета. Применять их надо с большой осторожностью и умом (главное, чтобы не вредили).

Марио Капекки Нобелевская премия по физиологии и медицине 2007 г. Марио Капекки Нобелевская премия по физиологии и медицине 2007 г.

Рецепторы врожденного иммунитета активируют Фактор Некроза Опухолей (один из иммуномодуляторных цитокинов) Ligand TNFR JNK Рецепторы врожденного иммунитета активируют Фактор Некроза Опухолей (один из иммуномодуляторных цитокинов) Ligand TNFR JNK TLR (PRR) NFk. B TNF NFk. B Caspases

Лиганды, рецепторы и адапторы ФНО - тримеры LTa 3 TNFR 1 TNFR 1 TRAF Лиганды, рецепторы и адапторы ФНО - тримеры LTa 3 TNFR 1 TNFR 1 TRAF 3 TNFR 1 LTa TRAF TNFR 1 TRAF

Одна из физиологических функций ФНО – защита от бактерий (в т. ч. от M. Одна из физиологических функций ФНО – защита от бактерий (в т. ч. от M. tuberculosis) через образование гранулем A. Гранулемы образуются вокруг клеток, зараженных бактериями, инкапсулируя их в составе стабильной структуры. В состав гранулем входят макрофаги, Т клетки и клетки стромы. B. Вокруг «ядра» гранулемы, образованного зараженными макрофагами, находится слой незараженных макрофагов и T клеток. C. ФНО, продуцируемый Т клетками, необходим для активации макрофагов, а также – неизвестным образом – для поддержания целостности гранулем. D. Блокировка ФНО в ходе терапии может разрушить гранулемы, позволяя микобактериям выйти из зараженных клеток и начать размножаться. Adapted from S. Ehlers Ann Rheum Dis 2003; 62: 37

Одна из физиологических функций ФНО – защита от бактерий (в т. ч. от M. Одна из физиологических функций ФНО – защита от бактерий (в т. ч. от M. tuberculosis) через образование гранулем A. Macrophage-derived TNF acts as a costimulus for T cells. B. T cell–derived TNF primes macrophages for mycobactericidal activity. C. Macrophage and T cell–derived TNF, together with IFN-g and chemokines, induces recruitment and organized accumulation of mononuclear cells into highly structured granulomas. TNF and IFN-g also regulate excessive inflammation by inducing apoptosis of T cells. D. Anti-TNF therapy results in granuloma breakdown and dissemination of mycobacteria. Egen et al Immunity 2008 Adapted from S. Ehlers Ann Rheum Dis 2003; 62: 37

Удивительно высокая подвижность Т клеток во внешних слоях гранулем Удивительно высокая подвижность Т клеток во внешних слоях гранулем

Панель мышей с кондиционной инактивацией гена ФНО Мыши к кондиционным Трансгенные мыши, нокаутом обеспечивающие Панель мышей с кондиционной инактивацией гена ФНО Мыши к кондиционным Трансгенные мыши, нокаутом обеспечивающие контролируемую делецию гена ФНО lox. P Мышь с модифицированным геном ФНО TNF = X B лимфоциты CD 19 -Cre X = Т лимфоциты CD 4 -Cre = X MLys-Cre X Макрофаги и нейтрофилы = Mx-Cre Индуцибельная делеция

Макрофаги и нейтрофилы – главные источники системного ФНО 100 Survival, % 80 4 3 Макрофаги и нейтрофилы – главные источники системного ФНО 100 Survival, % 80 4 3 2 TNF KO MN-TNF i. TNF+ B-TNF, T-TNF 0 60 40 20 1 WT, i. TNF- ФНО, ng/ml 5 TNF KO, MN-TNF, i. TNF+ Концентрация ФНО в крови после инъекции ЛПС 0 WT, i. TNF-, T-TNF, B-TNF 0 5 20 Hours 40 Токсичность к ЛПС/D-gal (модель острого септического шока)

ФНО критическим образом нужен для защиты от туберкулеза, причем его источники – как макрофаги, ФНО критическим образом нужен для защиты от туберкулеза, причем его источники – как макрофаги, так и Т лимфоциты. WT Выживаемость, % 100 MN-TNF KO 80 T-TNF KO 60 40 20 0 0 20 40 60 80 Дни после заражения 100

Блокировка ФНО: лекарства* Лекарство Структура Болезни Ремикейд/ infliximab Химерные моноклональные антитела против ФНО человека Блокировка ФНО: лекарства* Лекарство Структура Болезни Ремикейд/ infliximab Химерные моноклональные антитела против ФНО человека Ревматоидный артрит, болезнь Бехтерева, болезнь Крона, псориаз Энбрел/ etanercept Димер растворимого рецептора p 75 ФНО, «сфьюженного» с Ig. G человека Ревматоидный артрит, болезнь Бехтерева Хумира/ adalimumab Полностью гуманизованные моноклональные антитела против ФНО Ревматоидный артрит болезнь Бехтерева, болезнь Крона *Примерная стоимость курса лечения в Европе – 15 тыс Евро в год

Change in paw thickness, mm Блокировка ФНО (индуцибельная делеция гена) замедляет развитие экспериментального артрита Change in paw thickness, mm Блокировка ФНО (индуцибельная делеция гена) замедляет развитие экспериментального артрита 0. 75 0. 25 0 TNF KO WT i-TNF + poly. IC

Блокировка ФНО с помощью индуцибельной делеции гена или с помощью блокаторов в «гуманизованных» мышах Блокировка ФНО с помощью индуцибельной делеции гена или с помощью блокаторов в «гуманизованных» мышах разрушает врожденную защиту против бактерий Доза бактерий Listeriа 2 x 104 cfu /мышь, внутривенно Hum. TNF Tg (mus. TNF/LT)D/+ + Remicade Выживаемость, % 100 80 i. TNF (naïve) 60 40 Hum. TNF Tg (mus. TNF/LT)D/D + Remicade 20 i. TNF + poly. IC TNF KO 0 0 2 4 6 Дни после заражения 8

Баланс «полезных» и «вредных» свойств ФНО Структура лимфоидных а уктур ых Стр органов идн Баланс «полезных» и «вредных» свойств ФНО Структура лимфоидных а уктур ых Стр органов идн мфо нов ли Врожденная орга ая защита организма денн изма Врож орган «полезные» свойстваа та защи тв войс с ные» ез «пол Системная истем сть Стоксичность но ч токси итет мун тоим Ау Аутоиммунитет тва йс о е» св дны «вредные» свойства Что произойдет при системном блокировании ФНО у больных (препараты Infliximab, Etanercept)? - Инфекции (ТБ), лимфомы

Благодарности Р. Меджитов Ж. Хоффманн Д. В. Купраш С. Гривенников А. Кучмий П. Белоусов Благодарности Р. Меджитов Ж. Хоффманн Д. В. Купраш С. Гривенников А. Кучмий П. Белоусов Т. Ачельдиева www. oncoimmunology. ru sergei. nedospasov@gmail. com