Опсонины — это внеклеточные белки, которые, связываясь с веществами или клетками, побуждают фагоциты фагоцитировать вещества или клетки, связанные с 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 вещей («целей») могут быть помечены опсонинами для фагоцитоза, включая: патогены (например, бактерии), раковые клетки, старые клетки, мертвые или умирающие клетки (например, апоптотические клетки), избыточные синапсы или белковые агрегаты (например, амилоидные бляшки ). Опсонины помогают очищать 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 выводу, что: «У нас есть убедительное доказательство того, что кровяные жидкости изменяют бактерии таким образом, что они становятся готовой добычей для фагоцитов. Мы можем говорить об этом как об «опсоническом» эффекте (opsono — я обслуживаю; я готовлю пропитание для), и мы можем использовать термин «опсонины» для обозначения элементов в кровяных жидкостях, которые производят этот эффект». [3]
Последующие исследования обнаружили два основных типа опсонинов в крови, которые опсонизируют бактерии: комплементарные белки [4] и антитела . [5] Однако в настоящее время известно, что существует не менее 50 белков, которые действуют как опсонины для патогенов или других целей. [2]
Опсонины вызывают фагоцитоз мишеней, связывая мишени (например, бактерии), а затем также связывая фагоцитарные рецепторы на фагоцитах. Таким образом, опсонины действуют как связующие молекулы 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 опсонинами и рецепторами клеточной поверхности на иммунных клетках. [6] Это перекрывает отрицательные заряды клеточных мембран.
Важно, чтобы опсонины не помечали здоровые, непатогенные клетки для фагоцитоза, поскольку фагоцитоз приводит к перевариванию и, таким образом, разрушению мишеней. Поэтому некоторые опсонины (включая некоторые белки комплемента) эволюционировали, чтобы связывать молекулярные паттерны, ассоциированные с патогенами , молекулы, обнаруженные только на поверхности патогенов, что позволяет фагоцитировать эти патогены и, таким образом, врожденный иммунитет. Антитела связываются с антигенами на поверхности патогена, что обеспечивает адаптивный иммунитет. Опсонины, которые опсонизируют клетки организма хозяина (например, GAS6 , который опсонизирует апоптотические клетки), связываются с сигналами «съешь меня» (такими как фосфатидилсерин ), которые выставляются мертвыми, умирающими или находящимися в состоянии стресса клетками. [2]
Опсонины связаны с двумя типами иммунной системы : адаптивной иммунной системой и врожденной иммунной системой .
Антитела синтезируются В-клетками и секретируются в ответ на распознавание специфических антигенных эпитопов и связываются только с специфическими эпитопами (областями) на антигене. [5] Они включают адаптивный путь опсонизации и состоят из двух фрагментов: антигенсвязывающей области (область Fab) и фрагментной кристаллизующейся области (область Fc). [5] Область Fab способна связываться со специфическим эпитопом на антигене, например, со специфическим участком бактериального поверхностного белка. [5] Область Fc IgG распознается Fc-рецептором (FcR) на естественных клетках-киллерах и других эффекторных клетках ; связывание IgG с антигеном вызывает конформационное изменение , которое позволяет FcR связываться с областью Fc и инициировать атаку на патоген посредством высвобождения литических продуктов. [5] Антитела также могут помечать опухолевые клетки или клетки, инфицированные вирусом, при этом NK-клетки реагируют через FcR; этот процесс известен как антителозависимая клеточная цитотоксичность (ADCC). [5]
Как IgM , так и IgG претерпевают конформационные изменения при связывании антигена, что позволяет комплементарному белку C1q связываться с Fc-областью антитела. [4] Ассоциация C1q в конечном итоге приводит к привлечению 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 паттерны, ассоциированные с патогенами ( PAMP ), и может опсонизировать молекулы рецептора CR2 на В-клетках. [4] Это снижает порог взаимодействия, необходимого для активации В-клеток через рецептор В-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] В альтернативном пути активации комплемента циркулирующий C3b откладывается непосредственно на антигенах с определенными PAMP, такими как липополисахариды на грамотрицательных бактериях . [7] C3b распознается CR1 на фагоцитах. iC3b прикрепляется к апоптотическим клеткам и тельцам и облегчает очистку от мертвых клеток и 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 фагоцитарные клетки. [4] [7]
Ряд опсонинов играют роль в маркировке апоптотических клеток для фагоцитоза без провоспалительной реакции. [8]
Члены семейства пентраксинов могут связываться с компонентами мембраны апоптотических клеток, такими как фосфатидилхолин (PC) и фосфатидилэтаноламин (PE). Антитела IgM также связываются с PC. Молекулы коллектина, такие как маннозосвязывающий лектин (MBL), сурфактантный белок A (SP-A) и SP-D , взаимодействуют с неизвестными лигандами на мембранах апоптотических клеток. При связывании с соответствующим лигандом эти молекулы взаимодействуют с рецепторами фагоцитов, усиливая фагоцитоз маркированной клетки. [6]
C1q способен напрямую связываться с апоптотическими клетками. Он также может косвенно связываться с апоптотическими клетками через промежуточные продукты, такие как аутоантитела IgM, MBL и пентраксины. В обоих случаях C1q активирует комплемент, в результате чего клетки помечаются для фагоцитоза C3b и C4b . C1q играет важную роль в очистке апоптотических клеток и детрита. Этот процесс обычно происходит в поздних апоптотических клетках. [6]
Опсонизация апоптотических клеток происходит посредством различных механизмов в тканезависимой модели. Например, в то время как C1q необходим для надлежащего очищения апоптотических клеток в брюшной полости, он не важен в легких, где SP-D играет важную роль. [6]
В рамках адаптивного иммунного ответа поздней стадии 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 также может взаимодействовать с областью Fc иммунных комплексов IgG и IgM, активируя классический путь комплемента и маркируя антиген с помощью C3b. C3b может спонтанно связываться с поверхностями патогенов через альтернативный путь комплемента. Кроме того, пентраксины могут напрямую связываться с C1q из комплекса C1. [10]
SP-A опсонизирует ряд бактериальных и вирусных патогенов для их выведения альвеолярными макрофагами легких. [8]
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )