Микробный сенсинг контролирует иммунные реакции хозяина (аннотация)
Иммунная система хозяина играет важную роль в борьбе с инфекциями, вызванными патогенами.
Врожденная иммунная система млекопитающих постепенно развила микробные сенсоры, такие как рецепторы и медиаторы, которые способны взаимодействовать с патоген-ассоциированными молекулярными паттернами (PAMPs) бактерий и контролировать последующие воспалительные процессы. Экспрессия микробных сенсоров программируется микроорганизмами и окружающей средой, которые в значительной степени модулируют патогенез заболевания. В этом обзоре представлены четыре статьи, посвященные роли микробных сенсоров в формировании иммунного ответа хозяина, последующих сигнальных путей и цитокиновых профилей, определяющих гемостаз или заболевание.
Защита хозяина вырабатывает различные ответы против комменсалов и патогенов, хотя они могут экспрессировать одну и ту же бактериальную структуру - липополисахариды (ЛПС). В своей статье Tiruvayipati et al. описали, как энтеральные патогены и непатогены по-разному взаимодействуют со слизистой оболочкой кишечника для установления симбиоза или инфекции. Микробиота кишечника присоединяется к хозяину посредством связывания лиганда с рецептором, и последующие этапы контролируют судьбу взаимодействия. Во время симбиоза комменсалы прикрепляются к слизистой оболочке кишечника с помощью молекулярных паттернов, ассоциированных с микробами (MAMPs), а слой слизи предотвращает вторжение других патогенных бактерий. Изменения в среде кишечника способствуют переходу комменсалов в патогены, а патогенные бактерии опосредуют инфекционный процесс через патоген-ассоциированные молекулярные паттерны (PAMPs). Важно отметить, что полиморфизмы рецепторов хозяина, таких как Toll-подобные рецепторы (TLRs), NOD-подобные рецепторы (NLRs), рецепторы лектина С-типа (CTLRs) и ген I, индуцируемый ретиноевой кислотой (RIG-I)-подобные рецепторы (RLRs), являются ключевыми игроками, регулирующими переход комменсалов в патогены.
Коммуникация между бактериями внутри сообщества опосредуется с помощью кворумного сенсинга (QS), который также способствует захвату иммунного ответа хозяина патогенами и установлению инфекции. Boopathi et al. обсудили межбактериальную коммуникацию и поведение микроорганизмов во время установления патогенеза микобактерий. Хотя регистрируются гетерогенные популяции микобактерий с различными моделями резистентности, эти популяции общаются друг с другом посредством QS. Эти стратегии включают производство биопленок, сидерофоров и белков вирулентности. Кроме того, сигналы QS позволяют микобактериям общаться с соседними клетками. QS формируется субклонами, а затем передается окружающему сообществу. Поскольку белки/регуляторы, участвующие в QS-сигналах, сохраняются среди микобактерий, ингибиторы этой оси могут снизить патогенез микобактерий и стать эффективными антимикобактериальными средствами.
Holban et al. рассмотрели и сравнили патогенез двух возбудителей заболеваний дыхательных путей: Bordetella spp. и Pseudomonas aeruginosa. Первые бактерии являются идеальной моделью для изучения взаимодействия хозяина и патогена, а Pseudomonas - хорошей моделью для изучения QS-сигнализации и межбактериальных коммуникаций. Эти патогены используют двухкомпонентную систему (TCA) для обнаружения и ответа на сигналы хозяина. Большинство ТСА Pseudomonas aeruginosa хорошо охарактеризованы, в то время как ТСА Bordetella spp. изучены не полностью.
В статье Holban et al., авторы обобщили функции ТСА для этих патогенов. Они колонизируют хозяина с помощью различных последующих стратегий, включая бактериальные системы секреции. Интересно, что для P. aeruginosa было охарактеризовано шесть систем секреции. Важно отметить, что система секреции типа 3 (T3SS) участвует в острой инфекции, система секреции типа 4 (T4SS) играет роль в производстве бактериальной биопленки и переходе в хроническую инфекцию, а система секреции типа 6 (T6SS) имеет решающее значение для сигнализации QS и коммуникации хозяин-патоген.
Интересно, что исследования связывают патогенность Pseudomonas с T6SS, которая опосредует формирование биопленки (Li et al., 2020). Поэтому она становится мишенью для антимикробных агентов (Mishra et al., 2022). У Bordetella spp. в основном экспрессируется T3SS, которая участвует в колонизации, а также в захвате иммунных реакций хозяина. Помимо TCA, P. aeruginosa и Bordetella spp. продуцируют сигма-фактор, малые РНК и шапероны, которые регулируют факторы вирулентности и помогают в бактериальном патогенезе. P. aeruginosa производит алармоны, такие как гуанозинтетрафосфат и гуанозинпентафосфат, которые способствуют развитию устойчивости бактерий к окислительному стрессу и образованию биопленок. Однако роль алармонов в патогенезе Bordetella spp. до конца не известна. Авторы пришли к выводу, что изучение иммунорегуляторных факторов, продуцируемых этими бактериями, имеет решающее значение для разработки вакцин и совершенствования имеющихся в настоящее время противомикробных препаратов.
Микробные инфекции могут привести к воспалительным заболеваниям и/или аутоиммунным заболеваниям. Chu et al. провели ретроспективное исследование с использованием исследовательской базы данных для оценки корреляции между микробной инфекцией (Mycoplasma pneumoniae) и риском развития воспалительного заболевания - системной красной волчанки (СКВ). Сравнивая госпитализированных пациентов, инфицированных M. pneumoniae, с неинфицированными пациентами, авторы обнаружили, что риск развития СКВ значительно повышается при инфицировании M. pneumoniae, причем у пожилых пациентов (старше 65 лет) этот риск наиболее высок. Кроме того, риск развития СКВ (примерно в два раза) повышен у детей в возрасте 2-5 лет после инфицирования M. pneumoniae. Эти данные применимы к представителям обоих полов и не зависят от коморбидных факторов. Авторы рекомендовали врачам принять соответствующие меры для предотвращения или снижения заболеваемости СКВ, связанной с инфекцией M. pneumoniae, особенно в группе риска.
Способ взаимодействия микробов/продуктов с рецепторами/сенсорами иммунных клеток хозяина и последующие сигнальные пути определяют судьбу инфекции. Поэтому скринингу микробных инфекций, а также изучению иммунных реакций хозяина должно уделяться большое значение в разработке политики общественного здравоохранения для обеспечения более качественной интегративной помощи пациентам с инфекционными заболеваниями, а также для снижения риска развития инфекционно-индуцированных воспалительных аутоиммунных заболеваний.
