Francisella og antistoffer del 1

Abstrakt:

Immunresponser på intracellulære patogener afhænger i høj grad af aktiveringen af ​​T-hjælpertype 1-afhængige mekanismer. B-cellernes bidrag til at etablere beskyttende immunitet har længe været undervurderet. Francisella tularensis, herunder flere underarter, giver en passende model til undersøgelse af immunresponser mod intracellulære bakterielle patogener.

Vi har tidligere vist, at Francisella inficerer B-celler og aktiverer B-celle-subtyper til at producere flere cytokiner og udtrykke aktiveringsmarkørerne. For nylig dokumenterede vi den tidlige produktion af naturlige antistoffer som følge af Francisella-infektion hos mus. Her opsummerer vi den nuværende viden om de medfødte og erhvervede humorale immunresponser initieret af Francisella-infektion og deres relationer til immunforsvarssystemerne.

Intracellulære patogener refererer til de patogene mikroorganismer, der kan vokse og formere sig i celler og forårsage skade på værtsceller. Almindelige intracellulære patogener omfatter bakterier, vira, skimmelsvampe osv. Forskellig fra andre patogener kan intracellulære patogener unddrage sig angrebet og clearingen af ​​værtens immunsystem gennem en række geniale mekanismer, såsom at forklæde sig som antigener på overfladen af ​​inficerede celler, ind i det indre af værtsceller for at undgå angreb af immunceller mv.

Værtsceller har dog også ikke-specifikke forsvarsmekanismer. For eksempel kan immunceller producere et stort antal frie radikaler, peroxider, fager osv., som kan dræbe inficerede celler og forhindre intracellulære patogener i at formere sig og sprede sig. Derudover kan værtsceller også forsvare sig mod infektion gennem autoimmune mekanismer, såsom præsentation af antigenmolekyler til immunceller og initiering af specifikke immunresponser.

Immunitet og intracellulære patogener er uløseligt forbundet. Immunitet er værtskroppens forsvarssystem mod invasionen af ​​forskellige patogener, herunder to aspekter af ikke-specifik immunitet og specifik immunitet. I modsætning til andre patogener vokser og reproducerer intracellulære patogener inde i værtsceller. Derfor vil specifikke immunmønstre, unormale immunresponser og immunsvækkede tilstande påvirke overlevelsen og væksten af ​​intracellulære patogener.

Derfor er immunitetens rolle mod intracellulære patogener meget vigtig. Ved hjælp af immunitet kan værtsceller producere et stort antal antistoffer, cytotoksiske T-celler osv., for at angribe inficerede celler og derved fjerne og dræbe intracellulære patogener. I processen med at forsvare sig mod intracellulære patogener kan værtsceller også eliminere bakterier, vira osv. i inficerede celler ved at producere fagocytter.

Som konklusion er den tætte interaktion mellem intracellulære patogener og immunitet uadskillelig, og ved hjælp af immunitet kan vi bedre modstå truslen fra intracellulære patogener og holde vores kroppe sunde. Vi skal styrke vores immunitet, opretholde gode levevaner, styrke fysisk træning og forbedre vores modstand for at opbygge en stærk krop. Fra dette synspunkt er vi nødt til at forbedre vores immunitet. Cistanche kan forbedre immuniteten markant, fordi kødaske indeholder en række biologisk aktive komponenter, såsom polysaccharider, to svampe, Huang Li osv. Disse komponenter kan stimulere immunsystemet Forskellige typer celler i systemet, øger deres immunaktivitet.

Klik cistanche tubulosa fordele

Nøgleord:

naturlig immunitet; naturlige antistoffer; B-celler; Francisella tularensis; intracellulært patogen.

1. Introduktion

Når vi nærmer os emnet erhvervede humorale immunresponser initieret af Francisella-infektion og deres forhold til immunforsvarssystemerne, tager vi udgangspunkt i oversigtsartiklen fra juni 2007 om dette emne udgivet af Elkins et al. Disse forfattere opsummerede udtømmende den nuværende viden på det tidspunkt med hensyn til forholdet mellem Francisella-mikroorganismer og værtens immunsystem som opnået fra dyremodeller og studiet af humane infektioner op til deres rekonvalescens [1]. Snesevis af anmeldelser, der dækker forskellige temaer for induktion, regulering og ekspression af værtens immunresponser på Francisella på molekylære og cellulære niveauer, er blevet offentliggjort siden da.

Således har vi nutidens generelle viden om medfødt immungenkendelse [2-6] og engagementet af neutrofiler [7-9], makrofager [10-13] og dendritiske celler [14-17] under fasen af ​​immunresponsekspression. Vi har ikke desto mindre fortsat betydelige huller i forståelsen af ​​processerne under Francisella-værts immunsysteminteraktion, hvor B-celler og antistoffer [18-21] kan spille væsentlige roller under en medfødt immunrespons, ligesom i den adaptive fase af immunrespons på Francisella mikrober.

Vigtige egenskaber ved Francisella-arter inkluderer deres evne til at inficere en bred vifte af organismer, lige fra amøber [22], flåter [23], myg [24], fisk [25], padder [26] og fugle [27,28] til forskellige pattedyr, herunder gnavere, lagomorfer, kødædere [29], aber [30] og mennesker [31], og for at udføre deres replikationscyklus i et mangfoldigt udvalg af eukaryote celler. Francisella virulensfaktorerne, Francisellas intracellulære livsstil og dens interaktion med individuelle celleorganeller er endnu ikke tilstrækkeligt forstået.

Tilsvarende skyldes vanskeligheder med at karakterisere de molekylære og cellulære forsvarsresponser af en inficeret organisme mod Francisella den karakteristiske adfærd hos Francisella, som svagt aktiverer celler i pattedyrets medfødte immunsystem og aktivt undertrykker værtscelleresponser [32]. Især konsekvenserne af forholdet mellem Francisella, B-celler og naturlige og aktivt inducerede antistoffer diskuteres stadig.

Her opsummerer vi den seneste viden om dette spørgsmål og præsenterer vores syn på antistoffers rolle under interaktionen mellem Francisella og værtens cellulære og molekylære forsvarssystem. Dataene vedrørende antistofferne mod Francisella stammer fra økologiske og epidemiologiske undersøgelser, kliniske data, eksperimentelle undersøgelser orienteret på Francisella-værts immunsysteminteraktioner og undersøgelser afsat til udviklingen af ​​tularæmivacciner.

2. Interaktioner mellem værter og Francisella i naturen efterlader betydelige antistofspor

Fordi tularæmi er udbredt over hele den nordlige halvkugle, kom de fleste undersøgelser fra Europa, Asien og Nordamerika. Et betydeligt antal vilde dyr og husdyr, såvel som mennesker, der lever i endemiske foci af tularemia, har serumantistoffer mod F. tularensis. Seroprevalens af tularemia varierer fra nogle få tiendedele af en procent til titusinder af procentpoint, afhængigt af området og sæsonen for screeningen. Europæiske vilde små pattedyr (Apodemus flavicollis, Myodes glareolus, Sorex araneus, Apodemus sylvaticus, Apodemus agrarius, Microtus arvalis og en Talpa europaea) fanget på tre lokaliteter i Tjekkiet viste sig at have antistoffer mod F. tularensis og prævalensen af antistoffer var signifikant forskellige blandt dyrearter og køn [33].

34 blodprøver fra 656 svenske vilde rovdyr og ådselædere, blandt dem brunbjørn (Ursus arctos), eurasisk los (Lynx los), mårhund (Nyctereutes procyonoides), rød ræv (Vulpes vulpes), vildsvin (Sus scrofa), ulv (Canis lupus) og jærv (Gulo gulo), havde antistoffer mod F. tularensis subsp. holarctica [34]. Et betydeligt antal vilde ræve (V. vulpes), mårhunde (N. procyonoides) og vildsvin (S. scrofa) indsamlet i flere områder af Tyskland, samt jagthunde, var positive for antistoffer mod F. tularensis [35 –37]. Eksponering for vilde dyr og husdyr, der udtrykker antistoffer mod F. tularensis, blev identificeret som en risikofaktor for mennesker i europæiske dele af Tyrkiet [38,39]. Gnavere studeret i det vestlige Iran (Hamadan-provinsen) og tilhørende arter af den persiske jird (Meriones persicus) og libyske jird (Meriones locus) var tularemia-seropositive og viste ingen krydsreaktivitet med brucellose [40].

Nogle japanske vilde dyr, inklusive sorte bjørne, blev vist at være seropositive over for F. tularensis antistoffer [41,42]. Seroprevalens til tularæmi hos vilde dyr er også blevet påvist i forskellige dele af Rusland [43-45], Armenien [46] og Nordamerika. Antistoffer mod Francisella er blevet påvist i harer i Ontario, Alberta og Nova Scotia [47-50], sneskoharer, bisamrotter og prærieulve (Canis latrans) i Québec [51], tamhunde i New Mexico [52], præriehunde. i Texas [53], dyreliv og mennesker i Alaska [54] og jordegern (Spermophilus beecheyi) i Oregon [55].

Generelt kendt er undersøgelser af tularæmi på Martha's Vineyard i Massachusetts. Skunks og vaskebjørne var der ofte seroreaktivitet, hvorimod hvidfodede mus, bomuldshalekaniner, hjorte, rotter og hunde ikke var [56]. Landskabsgartnere, der slog græsplæner på Martha's Vineyard, var også ofte seropositive [57].

Anti-F. tularensis antistoftest anvendt i epidemiologiske og økologiske undersøgelser af tularæmi har vist spredningen af ​​dette ætiologiske agens af tulariæmi, som stadig anses for at være et biologisk agens opført i kategori A, og disse kan tjene som vagtposter til forebyggelse af tularæmi ved at identificere et område med øget risiko for infektion. I mange tilfælde har antistoffer været det eneste bevis på kontakt med mikroben, fordi dyrkningsassays eller PCR-tests var negative.

Desuden er individuelle antistofisotyper og deres specificiteter, som er let påviselige og tilgængelige i serum og spyt, af særlig betydning til sådanne formål, fordi de også kan påvise historien om tularæmiudbrud (infektionens tidlige interval - kun IgM, igangværende akut tilstand - IgM og IgG, eller infektion opstod for nogen tid siden - kun IgG) i det overvågede område [51,58-62]. Der eksisterer et betydeligt antal tests og teknologier, der muliggør tularemia-specifik antistofovervågning, og som kan bruges i naturlige miljøundersøgelser [63].

3. Humoral immunrespons på Francisella-infektion og -vaccination

De fleste kilder i litteraturen angiver, at produktionen af ​​antistoffer efter naturlig infektion med levende Francisella kulminerer i løbet af den anden uge efter infektion. IgM-, IgG- og IgA-isotyperne forekom generelt samtidigt, når agglutinationstesten blev brugt til antistoftiterevaluering i løbet af den første uge efter infektion. IgG- og IgA-antistofisotyperne kunne imidlertid påvises tidligere ved anvendelse af et enzym-linked immunosorbent assay (ELISA) [64,65].

En senere undersøgelse specificerede yderligere, at i serumprøver opnået fra patienter med serologisk bekræftet tularæmi, dominerede specifikke IgG2-antistoffer blandt IgG-isotyperne. Specifikke antistoffer af IgG1 og IgG3 men ikke IgG4 var også til stede [66]. Vaccination af frivillige forsøgspersoner med en levende svækket stamme af F. tularensis inducerede et langvarigt humoralt immunrespons, som kunne påvises pålideligt den anden uge efter vaccination og varede minimalt op til 18 måneder efter vaccination [67]. Produktionen af ​​IgM, IgG og IgA isotyper begyndte samtidigt; alle disse immunglobulinklasser kunne påvises op til 1,5 år efter vaccination. Deres responskurver var imidlertid forskellige, idet agglutinationstiteren for IgM Abs toppede tidligst, den anden måned efter infektion, og titeren af ​​IgG Abs toppede sidst, cirka i den fjerde måned efter vaccination.

Nogle data har vist, at serumagglutininerne mod Francisella kan vare ved så længe som 25 år efter naturlig infektion med Francisella [68]. Imidlertid var testene af cellemedieret immunitet mere overbevisende end agglutinationstesten, der blev brugt til evaluering af humoral respons [68], fordi cellulær respons varer længere end antistofresponsen. Det blev også påvist, at de antigene determinanter, der deltager i cellemedierede og humorale immunresponser, ikke er identiske. Determinanter er ansvarlige for immunospecifik lymfocytstimulering blev inkluderet i en gruppe af proteiner, hvorimod determinanter, der inducerede ELISA-aktivitet, for det meste var af en kulhydratdel [69].

Selvom F. tularensis lipopolysaccharide (LPS) er et svagt immunogen og inducerer det humorale immunrespons [70,71], producerer humane perifere B-celler, men ikke murine milt-B-celler, påviselige og progressivt stigende IgM-antistofniveauer over tid [72 ].

Denne bestemmelse førte til den opfattelse, at glycoproteiner eller proteiner i sig selv, snarere end LPS, kan være målene for antistoffer. En immunoproteomisk tilgang, der blev brugt til at analysere specificiteterne af serumantistoffer opnået fra individer, der havde pådraget sig tulariæmi eller fra laboratoriepersonale og forsøgspersoner i kliniske forsøg, som var blevet vaccineret med to typer tularemiavacciner, hvoraf den ene var LPS, identificerede klart proteinmålene for anti -F. tularensis antistoffer [73]. Antistoffer genkendte så mange som 50 tularæmiproteiner, hvoraf kun 10 ikke har nogen ortologer eller analoger i eukaryote celler [73].

En analog undersøgelse udført med New Zeeland hvide kaniner immuniseret med en varmedræbt F. tularensis levende vaccinestamme (LVS) afslørede 28 F. tularensis LVS immunreaktive proteiner, hvoraf ni ikke tidligere var identificeret som immunreaktive af murine eller humane sera [74 ]. Et flertal af anti-Francisella-antistofspecificiteter blev også identificeret i et andet menneske [64,75-77] og adskillige dyreforsøg [78-80]. Antallet af anti-F. tularensis-antistofspecificiteter i disse undersøgelser er ikke så vigtige, som det er, at mange af dem er potentielt reaktive over for værtens proteinmål.

Undersøgelser af forskellige dyrearter inficeret med F. tularensis-stammer har afsløret en ensartet antistofproduktionsstart i løbet af den anden uge efter infektion eller vaccination, såvel som en signifikant afhængighed af antistofproduktionsintensiteten på infektions- eller vaccinationsvejen. Denne rutine kan bestemme typen af ​​induceret immunrespons og have betydning for den type test, der skal bruges til at påvise antistofferne [81-85].

Karakteristikaene for Francisella-specifik antistofproduktion præsenteret i de førnævnte undersøgelser blev afledt af prøver indsamlet under det adaptive immunresponsstadium. Imidlertid er de multi-reaktive antistoffer af IgM, IgG og IgA isotyper naturligt til stede i normale menneske- og dyresera og blev oprindeligt kendt som autoantistoffer (NAAbs). Disse NAAb'er produceres af B1 B-celler, kodet af kimlinjegener med ingen eller få somatiske mutationer, og de gennemgår ikke affinitetsmodning hos normale individer [86,87]. Målene for disse NAAbs er selvproteiner, endda varmestressproteiner [88], komplementkomponenter [89], interleukiner [90], kulhydrater eller sialoglykaner [91,92].

Disse B1-celler kan findes i pleura- og peritonealhulerne, mens andelen af ​​B1-celler i andre væv, såsom lymfeknuder, milt eller knoglemarv, er meget begrænset [93]. B1-cellerne i pleurale og peritoneale hulrum reagerer på infektioner ved hurtig aktivering, translokation til lymfevæv og differentiering til antistof-udskillende celler [94]. Hele transformationsprocessen af ​​B1-celler til IgM-plasmaceller tager omkring 1-1,5 dage [95]. Anvendelse af den bakterielle F. tularensis-infektionsmodel har afsløret, at passende antigen stimulering, i dette tilfælde af et glycolipid af F. tularensis LVS, inducerer IgM- og IgG B1a-antistofresponser efterfulgt af dannelsen af ​​langlivede T-uafhængige antigenspecifikke B1a hukommelse, som begge har markant forskellige responser fra dem af kanonisk B2 humoral immunitet [96,97].

Hvis de peritoneale B1-celler kommer i direkte kontakt med F. tularensis-stamme FSC200, reagerer de øjeblikkeligt ved at producere naturlige antistoffer, som vi foreløbigt har kaldt infektionsinducerede naturlige antistoffer [98]. Levetiden for disse antistoffer i cirkulation synes at være meget begrænset. På trods af spredningen af ​​bakterierne gennem organerne hos inficerede mus, er spektret af specificiteter blevet observeret at ændre sig i løbet af de første 48 timer efter infektion.

Målene for størstedelen af ​​antistofkloner var bakterielle proteiner med ortologer eller analoger i cytosolen eller mitokondrierne i eukaryote celler [98]. Kimfrie mus reagerede på Francisella-infektion med højere titere af alle inducerede antistofisotyper og med et bredere spektrum af antistofspecificiteter end specifikke patogenfrie mus. I begge tilfælde reagerede mus dominerende på proteiner fylogenetisk konserverede i både prokaryote og eukaryote celler.

Kvantiteten og kvaliteten af ​​en sådan tidlig naturlig infektionsinduceret antistofrespons er således sandsynligvis afhængig af både den fylogenetiske og ontogenetiske hukommelse af den inficerede organisme. Et argument for virkningen af ​​fylogenetisk hukommelse kan baseres på spektret af antistofspecificiteter induceret af infektion; et argument for ontogenetisk hukommelse kan være baseret på de langsigtede infektionskomponentspecifikke hukommelse B1-celler, der stammer fra et øjeblikkeligt naturligt immunrespons [96-98]. Dannelsen af ​​hukommelsesceller, der er specifikke for mikrobielle komponenter under primær naturlig immunrespons, begunstiger derefter B1-cellers respons på disse mål under geninfektion og begrænser således det generelle spektrum af naturlige antistoffer induceret af primær infektion.

Fra et overordnet perspektiv kan vi derfor overveje, at genudfordring ændrer præferencerne for selv/ikke-selv-anerkendelse. Under den primære reaktion dominerer reaktionen på det ikke-smitsomme selv over det smitsomme ikke-selv. Dette dækker både selv- og mikrobielle mål og sikrer eliminering af de døde cellerester. På grund af tilstedeværelsen af ​​hukommelsesceller foretrækker immunresponset på geninfektion genkendelsen af ​​det infektiøse ikke-selv frem for det ikke-infektiøse selv. I dette tilfælde begrænser begrænsningen af ​​mikrobiel spredning også mængden af ​​celleaffald, der skal fjernes.

4. Antistoffers rolle under medfødte og adaptive faser af immunresponser

Den fremherskende opfattelse af, at immunitet mod Francisella medieres dominerende af T-celleafhængige immunresponser, har gradvist ændret sig siden begyndelsen af ​​årtusindet. Der er uigendrivelige data i litteraturen, der dokumenterer involvering af antistoffer, såvel som af B-celle subpopulationer selv, i processer, startende med primære interaktioner og op til fasen med sekundær respons på bakteriel udfordring.

4.1. Francisella og serumresistens: Komplementets og antistoffernes roller

Arterne af slægten Francisella, såvel som stammer af F. tularensis, er i varierende grad resistente over for serumdrab [99]. Viden om Francisellas interaktion med serumkomponenter er ikke desto mindre utilstrækkelig til at forstå arten af ​​serumresistens. Der er fremsat flere hypoteser. Det er generelt accepteret, at sammensætningen af ​​F. tularensis LPS O-antigen er en dominerende faktor, der gør det muligt for F. tularensis at modstå både komplementangrebet og tidevandseffekterne af andre serumkomponenter.

På trods af de forskellige strukturer af F. tularensis subsp. tularensis og F. novicida, viser resultater, at O-antigenerne fra både F. tularensis subsp. tularensis og F. novicida spiller roller i beskyttelsen mod serumdrab [100-102]. O-antigenets rolle fra F. tularensis subsp. tularensis synes dog at være relativt lille sammenlignet med F. novicida O-antigenet. Denne forskel kan tyde på, at i F. tularensis subsp. tularensis, andre overfladestrukturer eller serumkomponenter spiller en rolle i resistens mod serumdrab [102]. En af disse kan bestå af andre ikke-proteinholdige komponenter af den ydre membran end LPS, der transporteres af ValAB, som er medlem af superfamilien af ​​ABC-transportører [103].

Endvidere kan aflejringen af ​​faktor H sammen med iC3b-fragmentet på bakterieoverfladen være princippet for serumresistens hos Francisella [104]. Faktor H er en af ​​de potente opløselige inhibitorer af komplement, der efter binding til målstrukturer på celler eller mikrober forhindrer komplementaktivering [105]. Data i litteraturen har vist, at komplementkomponentfragmenterne C3d, iC3b og C4b er aflejret på F. tularensis-overfladen, hvilket er en faktor, der er kritisk for klassisk pathway-aktivering. I modsætning hertil er der ingen data om aflejringen af ​​C5b-C9 membranangrebskomplekset på overfladen af ​​Francisella.

En af forklaringerne på, hvorfor aktivering af den komplette komplementkaskade af Francisella er ufuldstændig og gør det muligt for Francisella at modstå komplementlyse, kan ses i associationen (bindingen) af faktor H med Francisella overfladekomponenterne. Ikke desto mindre er bindingen af ​​faktor H til F. tularensis overfladen ikke blevet bekræftet tilstrækkeligt [106]. Desuden kan bindingen af ​​nogle komplementregulatoriske proteiner forhindre komplementaktivering på bakteriens overflade. Bindingen af ​​vitronectin, som er et af disse proteiner, kan også være den mekanisme, via hvilken Francisella-stammer undgår komplementangreb [99].

Overfladen af ​​F. tularensis binder komplementkomponentfragmenterne, men data om kravet til C1q for optimal C3-aflejring antyder vigtigheden af ​​IgM- eller IgG3-isotyper for initialt at binde på bakterieoverfladen [107]. Spørgsmålet kan derfor opstå, om en sådan primær interaktion mellem bakterie- og komplementkomponenter kan opstå efter binding af naturlige eller krydsreaktive antistoffer på bakteriens overflader. Hvis sådanne antistofspecificiteter ikke er i cirkulation, kan fuldgyldig komplementaktivering være fraværende, og det kan være afgørende for Francisellas resistens over for serumdræbende processer.

En kompleks interaktion af Francisella overfladekomponenter med serumantistoffer, der muliggør binding af komplementkomponenter, kan således udgøre det første punkt for antistofengagement under Francisellas gensidige interaktion med værtens forsvarssystem.

For more information:1950477648nn@gmail.com