گیرنده‌های شناسایی الگو و حس‌گری میکروبی

گیرنده‌های شناسایی الگو (PRRs) حسگرهای رمزگذاری‌شده در خط زاینده هستند که از طریق آن‌ها سیستم ایمنی ذاتی، عفونت و آسیب بافتی را شناسایی می‌کند. این گیرنده‌ها به جای شناسایی تنوع تقریباً بی‌نهایت آنتی‌ژن‌های خاص، به مجموعه محدودی از ساختارهای مولکولی حفاظت‌شده که در دسته‌های وسیعی از میکروب‌ها مشترک هستند (الگوهای مولکولی مرتبط با پاتوژن) و سیگنال‌های آزاد شده توسط سلول‌های میزبان تحت استرس یا در حال مرگ (الگوهای مولکولی مرتبط با آسیب) متصل می‌شوند.

Definition

گیرنده شناسایی الگو، یک گیرنده میزبان رمزگذاری‌شده در خط زاینده است که الگوهای مولکولی حفاظت‌شده مرتبط با پاتوژن یا مرتبط با آسیب را شناسایی می‌کند و سیگنال‌دهی را آغاز می‌کند که پاسخ‌های التهابی و ضد میکروبی را هدایت می‌کند.

Scope

این موضوع خانواده‌های اصلی PRR و محل حس‌گری لیگاندها توسط آن‌ها را پوشش می‌دهد: گیرنده‌های شبه‌تول (Toll-like receptors) سطح سلولی و اندوزومی، گیرنده‌های شبه‌NOD (NOD-like receptors) و شبه-RIG-I (RIG-I-like receptors) سیتوزولی، گیرنده‌های لکتین نوع C و حسگرهای DNA. این مبحث به چگونگی تبدیل اتصال لیگاند به برنامه‌های رونویسی برای التهاب و اینترفرون نوع I، و چگونگی ارتباط این حس‌گری بین شناسایی ذاتی و فعال‌سازی تطبیقی می‌پردازد. این یک ماده مرجع است، نه راهنمای بالینی.

Core questions

• کدام الگوهای مولکولی حفاظت‌شده، غیرخودی میکروبی یا آسیب سلولی را نشان می‌دهند؟
• PRRها چگونه در غشای پلاسما، اندوزوم‌ها و سیتوزول توزیع شده‌اند تا بخش‌های مختلف را نمونه‌برداری کنند؟
• چگونه اتصال گیرنده به برنامه‌های ژنی التهابی و اینترفرون تبدیل می‌شود؟
• چگونه سیگنال‌دهی PRR به سلول‌های عرضه‌کننده آنتی‌ژن اجازه می‌دهد تا ایمنی تطبیقی را فعال کنند؟

Key concepts

• الگوهای مولکولی مرتبط با پاتوژن (PAMPs)
• الگوهای مولکولی مرتبط با آسیب (DAMPs)
• گیرنده‌های شبه‌تول (TLRs)
• گیرنده‌های شبه‌NOD (NLRs)
• گیرنده‌های شبه-RIG-I (RLRs)
• گیرنده‌های لکتین نوع C (CLRs)
• حسگرهای اسید نوکلئیک سیتوزولی
• آداپتورهای سیگنال‌دهی MyD88 و TRIF

Key theories

فرضیه شناسایی الگو جانوی

ایمنی ذاتی الگوهای مولکولی حفاظت‌شده را از طریق مجموعه‌ای محدود از گیرنده‌های رمزگذاری‌شده در خط زاینده شناسایی می‌کند، که هم دفاع فوری و هم زمینه کمک‌تحریکی را فراهم می‌کند که به سیستم تطبیقی اجازه می‌دهد به تهدیدات میکروبی واقعی پاسخ دهد.

Mechanisms

PRRها برای بررسی بخش‌های مختلف قرار گرفته‌اند: TLRهای سطحی لیپیدها و پروتئین‌های میکروبی را شناسایی می‌کنند، TLRهای اندوزومی اسیدهای نوکلئیک میکروبی را حس می‌کنند، و حسگرهای سیتوزولی مانند گیرنده‌های شبه-NOD، گیرنده‌های شبه-RIG-I و حسگرهای DNA تهاجم درون‌سلولی را شناسایی می‌کنند. اتصال لیگاند، پروتئین‌های آداپتور (به عنوان مثال MyD88 و TRIF برای TLRها) را به کار می‌گیرد و آبشارهای کینازی را فعال می‌کند که NF-kappaB و فاکتورهای تنظیم‌کننده اینترفرون را درگیر می‌کنند. برنامه‌های رونویسی حاصل، سیتوکین‌های پیش‌التهابی و اینترفرون‌های نوع I را تولید می‌کنند، مولکول‌های کمک‌تحریکی را در سلول‌های دندریتیک افزایش می‌دهند و بدین ترتیب حس‌گری میکروبی را به التهاب و آغاز پاسخ تطبیقی پیوند می‌دهند.

Clinical relevance

زیست‌شناسی PRR زیربنای منطق استفاده از ادجوانت‌های واکسن، پاتوفیزیولوژی سپسیس و التهاب استریل، و استعداد ارثی به عفونت در صورت نقص مسیرهای حسگر است. این مدخل این مکانیسم‌ها را برای مرجع توضیح می‌دهد و توصیه‌های تشخیصی یا درمانی ارائه نمی‌دهد.

Evidence & guidelines

محتوا منعکس‌کننده بررسی‌های معتبر و پرارجاع در مورد شناسایی الگو و سیگنال‌دهی گیرنده‌های شبه‌تول است، نه دستورالعمل‌های بالینی.

History

پیشنهاد جانوی در سال 1989 مبنی بر اینکه سیستم ایمنی الگوهای میکروبی حفاظت‌شده را می‌خواند، با کشف Toll در دفاع میزبان در مگس سرکه و گیرنده‌های شبه‌تول پستانداران، شکل مولکولی یافت؛ کاری که با جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی سال 2011 به هافمن و بوتلر شناخته شد. سال‌های بعدی خانواده‌های حسگر سیتوزولی اضافی و آداپتورهای سیگنال‌دهی آن‌ها را ترسیم کردند.

Key figures

• Charles Janeway
• Ruslan Medzhitov
• Shizuo Akira
• Jules Hoffmann
• Bruce Beutler

Seminal works

• medzhitov-1997
• akira-2006
• kawai-2010

Frequently asked questions

تفاوت بین PAMP و DAMP چیست؟

PAMP یک ساختار مولکولی حفاظت‌شده است که مشخصه میکروب‌هاست (مانند لیپوپلی‌ساکارید باکتریایی یا اسیدهای نوکلئیک میکروبی)، در حالی که DAMP یک مولکول درون‌زا است که توسط سلول‌های میزبان تحت استرس، آسیب‌دیده یا در حال مرگ آزاد می‌شود. هر دو توسط گیرنده‌های شناسایی الگو حس می‌شوند تا عفونت یا آسیب را سیگنال‌دهی کنند.

چرا برخی از گیرنده‌های شناسایی الگو در داخل سلول قرار دارند؟

حسگرهای سیتوزولی و اندوزومی به سیستم ذاتی اجازه می‌دهند تا پاتوژن‌های درون‌سلولی و اسیدهای نوکلئیک میکروبی را که در سطح سلول در معرض دید قرار نمی‌گیرند، شناسایی کنند و دامنه تهدیداتی را که میزبان می‌تواند تشخیص دهد، گسترش دهند.