Опсонины представляют собой внеклеточные белки, которые при связывании с веществами или клетками побуждают фагоциты фагоцитировать вещества или клетки со связанными опсонинами. [1] Таким образом, опсонины действуют как метки для маркировки вещей в организме, которые должны быть фагоцитированы (т.е. съедены) фагоцитами (клетками, которые специализируются на фагоцитозе , т.е. клеточном питании). [1] Различные типы объектов («мишеней») могут быть помечены опсонинами для фагоцитоза, в том числе: патогены (например, бактерии), раковые клетки, старые клетки, мертвые или умирающие клетки (например, апоптотические клетки), избыточные синапсы или белковые агрегаты (например, амилоидные бляшки ). Опсонины помогают удалять патогены, а также мертвые, умирающие и больные клетки. [2]
Опсонины были открыты и названы «опсонинами» в 1904 году Райтом и Дугласом, которые обнаружили, что инкубация бактерий с плазмой крови позволяет фагоцитам фагоцитировать (и тем самым уничтожать) бактерии. Они пришли к следующему выводу: «У нас есть убедительные доказательства того, что жидкости крови модифицируют бактерии таким образом, что они становятся легкой добычей для фагоцитов. Мы можем говорить об этом как об «опсоническом» эффекте (opsono — я обеспечиваю; я готовлю пищу), и мы можем использовать термин «опсонины» для обозначения элементов в жидкостях крови, которые производят этот эффект». [3]
Последующие исследования обнаружили в крови два основных типа опсонинов, опсонизирующих бактерии: белки комплемента [4] и антитела . [5] Однако в настоящее время известно как минимум 50 белков, которые действуют как опсонины для патогенов или других мишеней. [2]
Опсонины индуцируют фагоцитоз мишеней, связывая мишени (например, бактерии), а затем также связывая фагоцитарные рецепторы на фагоцитах. Таким образом, опсонины действуют как молекулы-мостики между мишенью и фагоцитом, приводя их в контакт, а затем обычно активируя фагоцитарный рецептор, чтобы вызвать поглощение мишени фагоцитом. [2]
Все клеточные мембраны имеют отрицательные заряды ( дзета-потенциал ), что затрудняет сближение двух клеток. Когда опсонины связываются со своими мишенями, они усиливают кинетику фагоцитоза, способствуя взаимодействию между опсонином и рецепторами клеточной поверхности на иммунных клетках. [6] Это подавляет отрицательные заряды клеточных мембран.
Важно, чтобы опсонины не помечали здоровые, непатогенные клетки для фагоцитоза, поскольку фагоцитоз приводит к перевариванию и, следовательно, разрушению мишеней. Таким образом, некоторые опсонины (включая некоторые белки комплемента) эволюционировали, чтобы связывать молекулярные структуры, связанные с патогенами , молекулы, обнаруженные только на поверхности патогенов, обеспечивая фагоцитоз этих патогенов и, таким образом, врожденный иммунитет. Антитела связываются с антигенами на поверхности патогена, обеспечивая адаптивный иммунитет. Опсонины, которые опсонизируют клетки организма-хозяина (например, GAS6 , который опсонизирует апоптозные клетки), связываются с сигналами «съешь меня» (такими как фосфатидилсерин ), подвергаемыми мертвыми, умирающими или подвергшимися стрессу клетками. [2]
Опсонины связаны с двумя типами иммунных систем : адаптивной иммунной системой и врожденной иммунной системой .
Антитела синтезируются В-клетками и секретируются в ответ на распознавание специфических антигенных эпитопов и связываются только со специфическими эпитопами (областями) антигена. [5] Они включают путь адаптивной опсонизации и состоят из двух фрагментов: антигенсвязывающей области (Fab-область) и кристаллизующейся области фрагмента (Fc-область). [5] Область Fab способна связываться со специфическим эпитопом антигена, таким как конкретная область бактериального поверхностного белка. [5] Fc-область IgG распознается рецептором Fc (FcR) на естественных клетках-киллерах и других эффекторных клетках ; Связывание IgG с антигеном вызывает конформационные изменения , которые позволяют FcR связывать область Fc и инициировать атаку на патоген посредством высвобождения литических продуктов. [5] Антитело может также помечать опухолевые клетки или инфицированные вирусом клетки, при этом NK-клетки реагируют через FcR; этот процесс известен как антителозависимая клеточная цитотоксичность (ADCC). [5]
И IgM , и IgG претерпевают конформационные изменения при связывании антигена, что позволяет белку комплемента C1q связываться с Fc-областью антитела. [4] Ассоциация C1q в конечном итоге приводит к рекрутированию комплемента C4b и C3b , оба из которых распознаются рецепторами комплемента 1, 3 и 4 ( CR1 , CR3 , CR4), которые присутствуют на большинстве фагоцитов. [4] Таким образом, система комплемента участвует в адаптивном иммунном ответе.
C3d, продукт расщепления C3, распознает молекулярные структуры, связанные с патогенами ( PAMP ), и может опсонизировать молекулы по отношению к рецептору CR2 на В-клетках. [4] Это снижает порог взаимодействия, необходимого для активации B-клеток через рецептор B-клеток , и способствует активации адаптивного ответа. [4]
Система комплемента, независимо от адаптивного иммунного ответа, способна опсонизировать патоген еще до того, как может потребоваться адаптивный иммунитет. [4] Белки комплемента, участвующие во врожденной опсонизации, включают C4b, C3b и iC3b . [7] При альтернативном пути активации комплемента циркулирующий C3b откладывается непосредственно на антигенах с определенными PAMP, такими как липополисахариды грамотрицательных бактерий . [7] C3b распознается CR1 на фагоцитах. iC3b прикрепляется к апоптотическим клеткам и телам и способствует удалению мертвых клеток и их остатков, не инициируя воспалительные пути, посредством взаимодействия с CR3 и CR4 на фагоцитах. [4]
Маннозосвязывающие лектины , или фиколины, наряду с пентраксинами и коллектинами способны распознавать определенные типы углеводов , которые экспрессируются на клеточных мембранах бактерий , грибов , вирусов и паразитов , и могут действовать как опсонины, активируя систему комплемента и фагоцитарную систему. клетки. [4] [7]
Ряд опсонинов играют роль в маркировке апоптотических клеток для фагоцитоза без провоспалительной реакции. [8]
Члены семейства пентраксинов могут связываться с компонентами апоптотических клеточных мембран, такими как фосфатидилхолин (PC) и фосфатидилэтаноламин (PE). Антитела IgM также связываются с ПК. Молекулы коллектина , такие как маннозосвязывающий лектин (MBL), поверхностно-активный белок A (SP-A) и SP-D, взаимодействуют с неизвестными лигандами на апоптотических клеточных мембранах. При связывании с соответствующим лигандом эти молекулы взаимодействуют с рецепторами фагоцитов, усиливая фагоцитоз меченой клетки. [6]
C1q способен напрямую связываться с апоптотическими клетками. Он также может косвенно связываться с апоптозными клетками через промежуточные соединения, такие как аутоантитела IgM, MBL и пентраксины. В обоих случаях C1q активирует комплемент, в результате чего клетки маркируются для фагоцитоза с помощью C3b и C4b . C1q вносит важный вклад в очистку апоптотических клеток и мусора. Этот процесс обычно происходит в поздних апоптотических клетках. [6]
Опсонизация апоптотических клеток происходит по разным механизмам и тканезависимым образом. Например, хотя C1q необходим для правильного клиренса апоптотических клеток в брюшной полости, он не важен в легких, где SP-D играет важную роль. [6]
В рамках поздней стадии адаптивного иммунного ответа патогены и другие частицы маркируются антителами IgG . Эти антитела взаимодействуют с рецепторами Fc на макрофагах и нейтрофилах, что приводит к фагоцитозу. [9] Комплекс комплемента C1 может также взаимодействовать с Fc-областью иммунных комплексов IgG и IgM, активируя классический путь комплемента и маркируя антиген с помощью C3b. C3b может спонтанно связываться с поверхностями патогена посредством альтернативного пути комплемента. Кроме того, пентраксины могут напрямую связываться с C1q из комплекса C1. [10]
SP-A опсонизирует ряд бактериальных и вирусных патогенов для клиренса альвеолярными макрофагами легких. [8]
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )