Иммунозащитные пептиды и модуляция врожденной иммунной системы

На данный момент hCAP18/LL-37 — единственный описанный человеческий кателицидин. Как отмечалось ранее, семейство кателицидинов представлено множеством вариантов, но только hCAP-18 с геном кателицидина, расположенным на третьей хромосоме, может вырабатываться как пропептид. Он накапливается как предшественник в нейтрофильных гранулах (Ganz 2004) и в таких различных клетках и тканях, как В-клетки, Т-лимфоциты, лимфоциты, моноциты, в естественных клектках-киллерах и мастоцитах. Как обнаружилось, эпителий верхних отделов желудочно-кишечного тракта и дыхательных путей, в том числе слюнные железы, тонкая кишка и некоторые части мужских (эпидидимис и яички) и женских (влагалище и шейка матки) половых путей экспрессирют LL-37 (De et al. 2000; Agerberth et al. 2000). Кроме того, LL-37 секретируется из ран человека, пота и поверхностных жидкостей дыхательных путей (Dorschner et al. 2001; Gallo et al. 2002; Ong et al. 2002; Sorensen et al. 1997) и активируется в ответ на кожные инфекции или повреждения (Dorschner et al. 2001; Turner et al. 1998).

В качестве иммунных модуляторов HNP-1, -2, и -3 активируют фактор некроза опухоли альфа (TNFб) и IL-1 в человеческих моноцитах, активированных бактериями (Braff et al. 2005a, b). Более того, HNP-1 и -2 способны напрямую уничтожать грамотрицательные и грамположительные бактерии (Lehrer et al. 1993), грибки Candida albicans (Schroder and Harder 1999), а также оболочечные вирусы, например, представителей семейства Herpes (Schroder and Harder 1999). В зависимости от концентрации, HNP-5 проявляет бактерицидную активность против кишечной палочки, бактерий Listeria monocytogenes, Salmonella typhimurium, и C. albicans (Porter et al. 1997).

В 1995 году hBD-1 был выделен и очищен из плазмы крови пациентов с почечной недостаточностью (Bensch et al. 1995). hBD-1 конститутивно экспрессируется в различных тканях с первичной экспрессией в эпителиальной выстилке дыхательных и мочевых путей (Valore et al. 1998; Zhao et al. 1996). Различные исследования показали, что экспрессия hBD-1 может быть усилена липополисахаридами (ЛПС), инактивированой теплом Pseudomonas aeruginosa и интерфероном гамма (IFN-г) (Valore et al. 1998; Duits et al. 2002). По сравнению со многими другими противомикробными пептидами, hBD-1 особых функций в заживлении кожных ран не имеет. Однако он проявляет особую активность против таких грамотрицательных бактериальных штаммов как E. coli и P. aeruginosa (Sorensen et al. 2005).

hBD-2 впервые был изолирован в 1997 г. из пораженных псориазом участков кожи (Harder et al. 1997). Экспрессия hBD-2 наблюдается преимущественно в кератиноцитах, желудочно-кишечном и респираторном трактах (Bals et al. 1998; O’Neil et al. 1999). hBD-2 накапливаются в ламеллярных тельцах кератиноцитов (Oren et al. 2003) и может быть активизирован напрямую под воздействием бактериальных патогенов (Liu et al.2002) или воспалительных клеток, таких как производные клетки моноцитов, макрофагов (Fang et al. 2003; Tsutsumi-Ishii and Nagaoka 2003) и лимфоцитов (Selsted and Ouellette 2005). В экспрессии hBD-2 участвуют несколько механизмов и сигнальных путей. Обнаружение бактериальных полисахаридов (ЛПС) с помощью CD14 и TLR-2 и последующая активация каскада NF-kB индуцирует hBD-2 (Birchler et al. 2001). Кроме этого, TLR-2 человека служит посредником для индукции антимикробного пептида hBD-2 в ответ на бактериальный липопротеин (Birchler et al. 2001). Сигнальные пути HBD-2 включают в себя NF-kB (Tsutsumi-Ishii and Nagaoka, 2002) и митоген-активируемую протеинкиназу (Krisanaprakornkit et al. 2002), включая Src-зависимый Raf-MEK½-ERK (93). Активатор of hBD-2 обладает связывающими сайтами для NF-kB и предполагаемыми связывающими последовательностями для AP-1, NF-IL6, и STATs (Tsutsumi-Ishii and Nagaoka 2002; Wang et al. 2003). После повышения экспрессии, hBD-2 демонстрирует иммуностимулирующие свойства в качестве хемоаттрактанта для незрелых дендритных клеток и Т-клеток для того, чтобы скорректировать реакцию приобретенного иммунитета (Yang et al. 1999). Будучи индуцируемым иммунозащитным пептидом, hBD-2, вероятно, принимает участие в заживлении ран путем активации естественного иммунитета после разрушения эпидермального слоя кожи и воспаления (Schmid et al. 2001).

Медиаторами, повышающими экспрессию hBD-2 в эпителиальной ткани, являются провоспалительныйе цитокины, такие как IL-1 (Liu et al. 2003), IL-22 (Wolk et al. 2006), бактериальные липополисахариды (ЛПС) (Kawai et al. 2002) и прямые контакты бактерий с клетками эпителия (Harder et al. 2000). После активации, hBD-2 действует непосредственно против таких возбудителей как P. aeruginosa, E. coli, и C. albicans (Singh et al. 1998). Кроме того, hBD-2 демонстрирует синергию с LL-37 в виде повышенной активности, направленной против S. aureus (Ong et al. 2002). Онг и др. обнаружили постоянное повышение экспрессии hBD-2 в псориатических чешуйках и низкую восприимчивость к кожным инфекциям в условиях хронического заболевания кожи (Ong et al. 2002). В ожоговых ранах была зафиксирована пониженная активность hBD-2, указывающая на то, что дефекты врожденного иммунитета способствуют риску инфицирования ран и возникновению сепсиса (Milner and Ortega 1999).

hBD-3 первоначально был выявлен в пораженных псориазом участках кожи и выделен приблизительно одновременно у двух групп в 2001 г. (Garcia et al. 2001a, b; Harder et al. 2001). hBD-3 в последствии был обнаружен в тканях многих органов таких как сердце, печень, вилочковая железа эмбриона и клетки плаценты (Garcia et al. 2001a, b; Dunsche et al. 2002). В коже hBD-3 накапливается как hBD-2, в ламеллярных тельцах кератиноцитов (Sawamura et al. 2005). TNF-б, фактор видоизмененного роста альфа (TGF-в), инсулиноподобный фактор роста 1 (IGF-1), TLR-5, IL-1б, IFN-г, TGF-в, и IGF-1, а также разные бактерии играют важную роль в активации синтеза hBD-3 (Sawamura et al. 2005). После испытаний большого количества бактериальных штаммов были опубликованы данные о широком спектре бактерицидной активности hBD-3 в отношении грамположительныйх и грамотрицательных бактерий, включая активность против полирезистентных штаммов S. aureus и P. aeruginosa (Maisetta et al. 2006).

Первичная экспрессия hBD-4 происходит в яичках и эпидидимисе (Garcia et al. 2001a, b) и индуцируется в первичных кератиноцитах (Harder et al. 2004). Эти данные основаны на выявлении мРНК, и частично характеристика этого дефензина основывается на рекомбинантном препарате Гарсии и др. (Garcia et al.) (2001a, b). Активация hBD-4 подобна активации hBD-2 и hBD-3 (Harder et al. 2004).

Человеческие бета-дефензины провоцируют выброс гистамина и выработку простагландина-2 в мастоцитах (Niyonsaba et al. 2002), соединяют врожденную и адаптивную иммунную систему с помощью хемоаттракции незрелых дендритных клеток и Т-лимфоцитов (Yang et al. 1999), и повышают проявление TNF-б и IL-1 в человеческих моноцитах после активации бактериальным возбудителем (Niyonsaba and Ogawa 2005).

В человеческой коже первичная экспрессия ИЗП осуществляется кератиноцитами, эккринными железами и нейтрофильными гранулоцитами (Schroder and Harder 2006). К конститутивно вырабатываемым ИЗП в человеческой коже относятся дермицидин (Schittek et al. 2001), протеолитический игибитор антилейкопротеазы (Wiedow et al. 1998), РНКаза 7 (Harder and Schroder 2002), псориазин (Glaser et al. 2005), лизоцим (120), hBD-1 (69) и секреторная фосфолипаза А2 (121). К индуцируемым ИЗП человеческой кожи относятся LL- 37 (35), вырабатываемый в кератиноцитах, б-дефензины (человеческие нейтрофильные пептиды от 1 до 4), вырабатываемые нейтрофилами (Ganz 2003), и hBD-2 и -3 (Niyonsaba et al. 2005).