Thụ thể nhận dạng mẫu và cảm biến vi sinh vật

Các thụ thể nhận dạng mẫu (PRR) là các cảm biến được mã hóa trong dòng mầm mà qua đó hệ thống miễn dịch bẩm sinh phát hiện nhiễm trùng và tổn thương mô. Thay vì nhận diện sự đa dạng gần như vô hạn của các kháng nguyên đặc hiệu, chúng liên kết với một tiết mục giới hạn các cấu trúc phân tử được bảo tồn, được chia sẻ bởi các nhóm vi sinh vật rộng lớn (các mẫu phân tử liên quan đến mầm bệnh) và các tín hiệu được giải phóng bởi các tế bào chủ bị căng thẳng hoặc chết (các mẫu phân tử liên quan đến tổn thương).

Definition

Thụ thể nhận dạng mẫu là một thụ thể chủ được mã hóa trong dòng mầm, nhận diện các mẫu phân tử liên quan đến mầm bệnh hoặc liên quan đến tổn thương được bảo tồn và khởi xướng tín hiệu thúc đẩy các phản ứng viêm và kháng khuẩn.

Scope

Chủ đề này bao gồm các họ PRR chính và nơi chúng cảm nhận các phối tử của mình: thụ thể Toll-like trên bề mặt tế bào và trong nội thể, thụ thể NOD-like và RIG-I-like trong bào tương, thụ thể lectin loại C và các cảm biến DNA. Nó đề cập đến cách sự gắn kết phối tử được truyền thành các chương trình phiên mã cho viêm và interferon loại I, và cách cảm biến này liên kết phát hiện bẩm sinh với kích hoạt thích nghi. Đây là tài liệu tham khảo, không phải hướng dẫn lâm sàng.

Core questions

• Những mẫu phân tử được bảo tồn nào đánh dấu sự không tự thân của vi sinh vật hoặc tổn thương tế bào?
• Các PRR được phân bố như thế nào trên màng plasma, nội thể và bào tương để lấy mẫu các ngăn khác nhau?
• Sự gắn kết thụ thể chuyển thành các chương trình gen viêm và interferon như thế nào?
• Tín hiệu PRR cấp phép cho các tế bào trình diện kháng nguyên kích hoạt miễn dịch thích nghi như thế nào?

Key concepts

• Các mẫu phân tử liên quan đến mầm bệnh (PAMPs)
• Các mẫu phân tử liên quan đến tổn thương (DAMPs)
• Thụ thể Toll-like (TLRs)
• Thụ thể NOD-like (NLRs)
• Thụ thể RIG-I-like (RLRs)
• Thụ thể lectin loại C (CLRs)
• Các cảm biến axit nucleic trong bào tương
• Các adaptor tín hiệu MyD88 và TRIF

Key theories

Giả thuyết nhận dạng mẫu của Janeway

Miễn dịch bẩm sinh nhận diện các mẫu phân tử được bảo tồn thông qua một tập hợp giới hạn các thụ thể được mã hóa trong dòng mầm, cung cấp cả khả năng phòng thủ tức thì và bối cảnh đồng kích thích cho phép hệ thống thích nghi phản ứng với các mối đe dọa vi sinh vật thực sự.

Mechanisms

Các PRR được định vị để khảo sát các ngăn khác nhau: TLR bề mặt phát hiện lipid và protein vi sinh vật, TLR nội thể cảm nhận axit nucleic vi sinh vật, và các cảm biến trong bào tương như thụ thể NOD-like, thụ thể RIG-I-like và các cảm biến DNA phát hiện sự xâm nhập nội bào. Sự gắn kết phối tử tuyển dụng các protein adaptor (ví dụ MyD88 và TRIF cho TLR), kích hoạt các chuỗi kinase liên kết NF-kappaB và các yếu tố điều hòa interferon. Các chương trình phiên mã kết quả tạo ra các cytokine tiền viêm và interferon loại I, điều hòa tăng các phân tử đồng kích thích trên các tế bào đuôi gai, và do đó kết nối cảm biến vi sinh vật với viêm và khởi động thích nghi.

Clinical relevance

Sinh học PRR là cơ sở cho lý do sử dụng tá dược vắc-xin, sinh lý bệnh của nhiễm trùng huyết và viêm vô trùng, và tính nhạy cảm di truyền đối với nhiễm trùng khi các con đường cảm biến bị lỗi. Mục này giải thích các cơ chế này để tham khảo và không cung cấp các khuyến nghị chẩn đoán hoặc điều trị.

Evidence & guidelines

Nội dung phản ánh các đánh giá đã được thiết lập, được trích dẫn nhiều về nhận dạng mẫu và tín hiệu thụ thể Toll-like hơn là các hướng dẫn thực hành lâm sàng.

History

Đề xuất năm 1989 của Janeway rằng hệ thống miễn dịch đọc các mẫu vi sinh vật được bảo tồn đã được định hình phân tử bởi việc phát hiện Toll trong phòng thủ của Drosophila và các thụ thể Toll-like ở động vật có vú, công trình được công nhận bởi Giải Nobel Sinh lý học hoặc Y học năm 2011 cho Hoffmann và Beutler. Các năm tiếp theo đã lập bản đồ các họ cảm biến nội bào bổ sung và các adaptor tín hiệu của chúng.

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

Sự khác biệt giữa PAMP và DAMP là gì?

PAMP là một cấu trúc phân tử được bảo tồn đặc trưng của vi sinh vật (như lipopolysaccharide của vi khuẩn hoặc axit nucleic của vi sinh vật), trong khi DAMP là một phân tử nội sinh được giải phóng bởi các tế bào chủ bị căng thẳng, tổn thương hoặc chết. Cả hai đều được các thụ thể nhận dạng mẫu cảm nhận để báo hiệu nhiễm trùng hoặc tổn thương.

Tại sao một số thụ thể nhận dạng mẫu lại nằm bên trong tế bào?

Các cảm biến trong bào tương và nội thể cho phép hệ thống bẩm sinh phát hiện các mầm bệnh nội bào và axit nucleic vi sinh vật mà sẽ không tiếp xúc với bề mặt tế bào, mở rộng phạm vi các mối đe dọa mà vật chủ có thể nhận diện.