Научно-практический журнал
[О компании] Издательство 'Цитокины и воспаление' - Журнал 'Цитокины и Воспаление'

197376, Санкт-Петербург, ул. Акад. Павлова, д. 12,
Институт экспериментальной медицины РАМН
Тел.: (812) 543 52 14, +7 921 984 11 30, +7 921 909 55 49
Факс: (812) 543 52 14
E-mail:
Web: www.cytokines.ru


  


2016 год
1 номер

О Журнале

Текущий год
Архив

Рубрики
Подписка

NEW Книжная полка
NEW Стол заказов

Карта сайта
Правила для авторов

Поиск

Контакты
Наши партнеры:

Русский языкEnglish language
Карта сайта Написать письмо, наши координаты

Содержание | Следующая статья | Предыдущая статья

Журнал 'Цитокины и воспаление', 2012, № 1

Заказать этот номер

Заказать эту статью в PDF

Обзоры

Номер 1'2012

Иммуномодулирующие свойства высших базидиальных грибов

М.М. Шамцян, Е.В. Воробейчиков, В.Г. Конусова, А.С. Симбирцев

В настоящее время известно около 700 видов грибов, проявляющих те или иные виды биологической активности. Наибольший интерес для исследователей представляет иммуностимулирующая активность β-D-глюканов, являющихся компонентами клеточной стенки грибов. Механизм действия этих полисахаридов реализуется через их взаимодействие со специфическими рецепторами на клетках врожденного иммунитета. Стимуляция иммунных реакций определяет лечебные эффекты, вызываемые β-D-глюканами: противоопухолевое, противоинфекционное и антиаллергенное действия. (Цитокины и воспаление. 2012. Т. 11. № 1. С. 26–32.)

Ключевые слова: высшие грибы, бета-глюканы, врожденный иммунитет, рецепторы.

Группа высших базидиальных грибов, названных так из-за наличия особых органов размножения — базидий — наиболее известна человеку и включает около 15 тысяч видов: часть из них съедобны, некоторые ядовиты. Но не только пищевые достоинства этих грибов привлекают людей с древних времен. Восточная медицина до настоящего времени использует их для лечения ряда заболеваний: злокачественных опухолей, гипертонической болезни, диабета, инфекционных болезней, аллергий и т.д. Известно около 700 грибов, обладающих теми или иными лекарственными свойствами [52]. Некоторые виды грибов считаются только медицинскими (Ganoderma lucidum, Phellinus linteus), другие являются пищевыми с лечебным действием (Grifolafrondosa, Agaricus blazei и т. д.). Наибольший интерес ученых во всем мире вызывают иммуностимулирующие и противоопухолевые свойства высших базидиальных грибов. Эти исследования были начаты около 50 лет назад и до настоящего времени ведутся во многих лабораториях не только Азии, где традиционно проявляется интерес к этой проблеме, но и в Европе и Америке.

Иммуностимулирующая и противоопухолевая активность высших грибов связана с полисахаридными или протеин-полисахаридными компонентами их клеточной стенки. Эти полисахариды представлены, в основном, высокомолекулярными β-D-глюканами — полимерами D-глюкозы, широко распространенными в природе и встречающимися не только в грибах, но и в дрожжах, водорослях, лишайниках, злаковых (овес и ячмень), а также в некоторых видах микробов [12, 34, 53]. Молекула β-D-глюкана представляет собой длинную цепочку, состоящую из остатков D-глюкозы, связанных в позициях 1 и 3 β-гликозидными связями с боковыми ответвлениями в положении 1,4 или 1,6. Для злаковых и водорослей типичны боковые ответвления, соединенные с основной цепочкой в позиции 1,4, а для грибов — 1,6 [53]. Установлено, что иммуностимулирующие свойства β-D-глюканов определяются несколькими факторами: строением и размером полисахаридной цепочки, наличием и количеством ответвлений от основной цепи, третичной структурой молекулы, ее весом и зарядом, растворимостью и т. д. [4, 6].

Почему β-D-глюканы активируют иммунную систему млекопитающих, становится понятным из работ последних 20 лет, посвященных исследованиям механизмов врожденного иммунитета [1]. C. Janeway (1989) предположил, что система врожденного иммунитета не может быстро идентифицировать каждый антиген, с которым контактирует организм, поэтому распознает только определенные структуры или фрагменты микробных тел, являющиеся типичными для большинства групп микроорганизмов. Эти структуры получили название «патоген-ассоциированные молекулярные образы (pathogen-associated molecular patterns (PAMP)). В свою очередь, на клетках врожденной иммунной системы (макрофагах и нейтрофилах, дендритных клетках (ДК), В-лимфоцитах) имеется универсальная рецепторная система, распознающая РАМР. Эти рецепторы получили название «образ-распознающие рецепторы» (pattern-recognition receptors (PRR)). Экспрессия таких рецепторов генетически детерминирована. Связывание лиганда этими рецепторами приводит к быстрой активации всех эффекторных клеток без предварительной пролиферации, необходимой для реализации реакций адаптивного иммунитета. Поэтому ответ на РАМР осуществляется практически немедленно. β-D-глюканы, присутствующие в клеточных стенках всех представителей многообразного царства грибов, по всем своим характеристикам являются типичными РАМР [37].

Анализ литературы, посвященный изучению влияния β-D-глюканов высших грибов на иммунную систему достаточно сложен. Проблема, прежде всего, связана с отсутствием стандартного препарата β-D-глюкана. Несмотря на общую для всех химическую формулу (1→6);(1→3), β-D-глюканы различаются длиной полисахаридной цепочки, количеством боковых ответвлений, молекулярным весом, зарядом, третичной конфигурацией, растворимостью и т. д. Поэтому не существует двух препаратов β-D-глюкана с одинаковой структурой и биологическими свойствами.

Основным рецептором, распознающим β-D-глюканы грибов, в том числе и пищевых, является дектин-1 (известный также как CLEC7a), который представляет собой сигнальный тип PRR, не связанных с Toll-кластером. Этот рецептор относится к семейству лектино-подобных рецепторов второго типа и состоит из одного экстраклеточного С-домена, трансмембранной области и цитоплазматического хвоста, представляющего собой иммунорецептор с аминокислотной последовательностью, содержащей 2 тирозина, располагающихся дистально и проксимально относительно мембраны клетки (ITAM-подобная последовательность). Дектин-1 экспрессирован на клетках миелоидного ряда: ДК, моноцитах, макрофагах, в меньшей степени на нейтрофилах [46]. В небольшом количестве эти рецепторы определяются также на В-клетках, некоторых субпопуляциях Т-клеток, на эозинофилах и тучных клетках. Показано, что на естественных киллерах (ЕК) рецепторы дектин-1 отсутствуют.

В результате взаимодействия этого рецептора с β-глюканами происходит ряд событий: ускорение созревания ДК, активизация процессов фагоцитоза и эндоцитоза, респираторный взрыв и образование оксида азота, увеличение продукции метаболитов арахидоновой кислоты, синтез различных цитокинов и хемокинов, определяющих формирование воспаления и развитие защитных реакций врожденного противогрибкового иммунитета [9]. Установлено, что многочисленные биологические эффекты, вызываемые β-D-глюканами через рецептор дектин-1, реализуются различными внутриклеточными путями. Например, индукция таких процессов, как респираторный взрыв в макрофагах и синтез цитокинов IL-10 и IL-12 в ДК проходит по классическому NF-κB пути активации с участием Src и Syk киназ и сигнального адапторного белка CARD9 с привлечением Bcl-10 и MALT1 [41]. Возможна также передача сигнала по классическому пути, с привлечением ЕRК и МАРК вместо CARD9 [45].

Для рецептора дектин-1, описаны альтернативные варианты трансляции сигнала с участием syk: через стимулированный кальциурином нуклеарный фактор активации Т-клеток — NFAT [20]. Как было показано недавно, рецептор дектин-1 на человеческих ДК может индуцировать неканонический, syk-независимый путь с привлечением серин-треониновой киназы Raf1 [21]. Kellу E.K. и др. [28], изучая особенности продукции активных форм кислорода (АФК) и IL-10 человеческими макрофагальными клетками, активированными зимозаном, продемонстрировали участие в этих процессах нового кальций-зависимого сигнального пути с участием кальмодулин-зависимой киназы II (CaMKII): дектин-1–Src-Syk–CaMKII–Руk2. Однако рядом исследователей было показано, что одного рецептора дектин-1 недостаточно для реализации некоторых клеточных реакций, например синтеза TNFα макрофагами. Установлено, что оптимальная продукция этого цитокина возможна только при участии TLR 2 (PRR для пептидогликанов грамположительных бактерий) с интеграцией Syk (дектин-1) и TRIF (TLR) путей передачи сигнала внутри клетки [16, 17]. Вместе с тем, ДК способны синтезировать TNFα без костимуляции TLR 2 [41]. При этом сигнал от рецептора дектин-1 напрямую активирует NF-κB через адапторный белок CARD9 [19]. Эти данные свидетельствуют о том, что рецептор дектин-1 может функционировать как самостоятельно, так и кооперируясь с TLR.

Вторым рецептором, через который реализуется иммуностимулирующее действие β-D-глюканов, является комплементарный рецептор 3 (СR3), известный еще как Мас-1, или интегрин CD11b/CD18. Рецептор CR3 представляет собой гетеродимерный, трансмембранный гликопротеин, состоящий из двух нековалентно связанных цепей: CD11b и CD18 [44]. Этот рецептор локализован преимущественно на нейтрофилах, ЕK, в меньшей степени — на моноцитах, В-клетках (CD5 субпопуляция) и Т-клетках (CD8 субпопуляция). На зрелых макрофагах CR3 отсутствуют. Лигандами для этого рецептора являются молекулы адгезии IСАМ-1, фибриноген, и, как показано в настоящее время, β-D-глюканы. Через CR3 осуществляются такие важные функции, как миграция клеток через эндотелий сосудистой стенки к очагу воспаления, фагоцитоз нейтрофилами, кислородный взрыв, дегрануляция, а также цитотоксичность ЕК. Установлено, что этот рецептор имеет два раздельных связывающих сайта [48]. Один, так называемый лектиновый, расположен на С-терминальном конце CD11b цепи (между остатками 400 и 1092), реагирует с неопсонизированными β-D-глюканами, другой локализован в I домене на N-конце CD11b. Этот сайт специфически связывает iC3b фрагмент С3 компонента комплемента.

Еще 2 рецептора — скавенджер-рецептор и лактозилцерамид —реагируют с β-глюканами грибов. «Скавенджер»-рецептор, или рецептор-«мусорщик» относится к группе эндоцитозных PRR, локализованных на макрофагах и моноцитах. Основной функцией этого рецептора является участие в метаболизме холестерина. Однако установлено, что рецептор-«мусорщик», помимо ацетилированных липопротеинов низкой плотности, связывает различные РАМР: липополисахариды, липотейхоевые кислоты, β-D-глюканы [2]. Исследователи отмечают, что аффинитет β-D-глюканов к рецепторам-«мусорщикам» определяется их структурой и зарядом [42]. Лактозилцерамид (LacCer; CDw17), входящий в состав клеточных мембран различных видов лейкоцитов, также реагирует с грибными полисахаридами [27]. Связывание этого рецептора на нейтрофилах приводит к увеличению интенсивности кислородного взрыва и усилению антимикробной активности [55]. Исследователи отмечают, что лактозилцерамид реагирует с β-D-глюканами только большого молекулярного веса [50].

Таким образом, клетки иммунной системы несут на своей поверхности набор специфических рецепторов для β-D-глюканов грибов. Имеется четкая структурно-функциональная зависимость, определяющая фармакологические свойства β-глюканов пищевых грибов. Максимальный клеточный ответ возможен только при связывании клеткой β-глюкана с большим молекулярным весом (400–2000 кДа) и сложной третичной структурой, т. к. в этом случае в реакцию включается одновременно большое количество рецепторов [36]. Lowe E. и др. [33] продемонстрировали, что один рецептор на моноцитарной клетке взаимодействует с участком β-D-глюкана, состоящим из 7–10 остатков глюкозы. Однако активации клеток в этом случае не наблюдается.

Изучение фармакодинамики и фармакокинетики грибных полисахаридов было проведено в основном на лабораторных животных. Cheung N.K. и др. и Hong F. и др. проследили путь меченых флуоресцеином β-глюканов в организме животных [5, 25]. Как установлено, полисахариды, поступающие с пищей, связываются с рецепторами дектин-1 на гастроинтестинальных макрофагах и транспортируются в ретикулоэндотелиальные ткани и костный мозг. В макрофагах большие молекулы полисахаридов расщепляются под воздействием ферментов до небольших растворимых β-1,3-глюкановых фрагментов. Преимущественно в костном мозге эти фрагменты выделяются макрофагальными клетками наружу, а затем через CR3-рецепторы захватываются гранулоцитами, ЕK, а также моноцитами и ДК. При парентеральном введении, как показал Rice P.J. и др. [43], фармакокинетика β-глюканов зависит от степени разветвленности и веса молекулы полисахарида, а также его растворимости.

Для понимания механизмов действия β-D-глюканов, выделяемых из высших базидиальных грибов, в последние годы активно изучают их влияние на клетки-эффекторы системы врожденного иммунитета: макрофаги, ДК, ЕK, гранулоциты.

Большое количество работ посвящено изучению влияния грибных полисахаридов на макрофагальные клетки. Синтез различных цитокинов, хемокинов, реактивных форм кислорода, оксида азота, простагландинов, различных ферментов, а также экспрессия на клеточной поверхности широкого спектра PRR и антигенов гистосовместимости обеспечивают участие макрофагов во всех этапах как воспалительной, так и иммунной реакции. Показано, что β-D-глюканы, так же, как липополисахариды и пептидогликаны, являются мощными индукторами синтеза как провоспалительных, так и противовоспалительных цитокинов: IL-1β, TNFα, IL-6, IL-8, IL-12, гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора GM-CSF, IL-10, IL-18, IL-23 [10, 34, 51, 52]. Wang S.Y. и др. [51] продемонстрировали, что полисахарид из плодовых тел Ganoderma lucidum увеличивал продукцию макрофагальными клетками IL-1β в 5,1 раза, TNFα — в 9,8 раза, а IL-6 — в 29 раз. На перитонеальных клетках мышей было установлено, что β-D-глюканы стимулируют также фагоцитарную реакцию макрофагов, вызывают продукцию АФК и оксида азота [7].

В исследованиях in vivo была подтверждена способность грибных полисахаридов вызывать синтез и продукцию провоспалительных цитокинов независимо от пути введения [7]. Уровень продукции цитокинов макрофагальными клетками определяется несколькими факторами: количеством экспрессированных на клетках рецепторов дектин-1, конформационными особенностями молекулы полисахарида, а также количественным содержанием эндогенного GM-CSF [19, 22, 36].

Читайте статью целиком
в печатной версии журнала
!

Содержание | Следующая статья | Предыдущая статья


Начата подписка на 2016 год!

Обновление на книжной полке: компакт-диск Цитокины и воспаление, 2008 год.

© 2002-2017 Цитокины и Воспаление