Analogi sinaps kimia ditemui dalam sistem imun manusia • Alena Sukhoputova • Berita Sains mengenai "Elemen" • Imunologi, Evolusi

Analogi sinaps kimia ditemui dalam sistem imun manusia.

Rajah. 1. Interaksi sel Thijau) dan sel B (kuning) dalam vitro pada substrat gentian kolagen. Imej yang diperolehi dengan mengimbas mikroskop elektron. Dari fias.uni-frankfurt.de

Para saintis telah memberi penjelasan tentang bagaimana T-dan B-limfosit berinteraksi dalam pembentukan tindak balas imun. Ternyata limfosit manusia menggunakan granul dengan dopamin neurotransmitter untuk berkomunikasi antara satu sama lain, dan kaedah penghantaran isyarat adalah serupa dengan sistem saraf. Adalah menarik bahawa tikus tidak mempunyai mekanisme komunikasi yang sama limfosit. Walaupun pada tikus, seperti pada manusia, semasa interaksi T-dan B-limfosit, maklum balas positif terbentuk, yang meningkatkan interaksi sel. Tetapi pada orang, nampaknya, ia berlaku dengan lebih berkesan.

Kedua-dua sistem saraf dan sistem imun membantu tubuh kita bertindak balas terhadap persekitaran luaran. Secara amnya diterima bahawa kedua-dua sistem ini, walaupun pelengkap, bekerja secara relatif bebas dan dengan cara yang berbeza. Tetapi dalam beberapa tahun kebelakangan ini, bukti telah menunjukkan bahawa sistem ini berinteraksi dengan lebih mendalam. Sebagai contoh, isyarat daripada sistem saraf kepada sel imun dikesan menggunakan sinaps (lihat artikel oleh A. P. Kohm, V.M. Sanders, 2000.Norepinephrine: seorang penasihat dari M.Lust Dustin, D. R. Colman, 2002. Hubungan sinapsik neural dan imunologi. Dan hari yang lain dalam majalah itu Alam Satu artikel oleh pasukan saintis antarabangsa yang besar telah diterbitkan, yang menunjukkan bahawa dalam rangka interaksi sel T dan B sistem imun, hubungan antara sel telpel terbentuk, sama dengan yang kita biasa temui dalam sistem saraf.

Tetapi pertama, ingatlah prinsip umum sistem imun. Imuniti dibahagikan kepada kongenital dan diperolehi. Imuniti kongenital diaktifkan pada minit pertama selepas patogen muncul: protein sistem pelengkap dan sel-sel imun yang selalu ada di dalam darah dan tisu-tisu lain menyerang "segala-galanya yang bukan milikmu", atau sebaliknya, bertindak balas terhadap seluruh kelas bahan yang biasa patogen yang tidak biasa dijumpai di dalam badan tuan rumah, antigen.

Imuniti yang diperoleh lebih lama lagi diaktifkan – diperlukan kira-kira 1-2 minggu, tetapi ia juga melindungi kami dengan lebih berkesan. Ciri utamanya ialah kekhususan serangan, dan komponennya mempunyai corak yang kompleks untuk menghafal dan mengenal pasti jenayah itu, menyerangnya secara beramai-ramai pada tip. Terima kasih kepada "ingatan", imuniti yang diperolehi memberikan penekanan yang cepat terhadap patogen apabila ia disuntik semula ke dalam badan.

Skim ringkas sistem imun

Imuniti yang diperoleh kemudiannya dibahagikan kepada selular dan humoral. Imuniti selular berfungsi terutamanya oleh phagocytosis, iaitu, dengan memakan patogen pertahanan yang diiktiraf oleh sel-sel pelindung dan cytokines yang merembeskan. Humoral sama, yang akan dibincangkan dengan lebih lanjut, fungsi dengan bantuan antibodi dan sistem pelengkap (ini disebut sebagai imuniti semula jadi dan diperolehi). Semuanya bermula dengan fakta bahawa sel-sel imuniti semula jadi memakan patogen dan kemudian mendedahkan serpihan kecil patogen ini di permukaannya. Apabila limfosit sistem imun, sel T-pembantu dan limfosit B bertemu dengan mereka, mereka dibiasakan dengan ciri-ciri patogen (dengan antigen) melalui serpihan ini. Kemudian limfosit membiak dan berhijrah ke pusat germinal yang disebut, tempat pembahagian aktif dan pematangan sel B dalam kelenjar getah bening, kelenjar dan limpa. Di sana, limfosit jenis yang berbeza (T dan B) "biasa" dengan antigen yang sama berinteraksi antara satu sama lain (Rajah 1). Interaksi intercellular ini membawa kepada kematangan limfosit B, transformasinya menjadi sel plasma. Sel-sel plasma kemudian secara besarnya membentuk antibodi yang khusus untuk sel-sel asing yang ditemui.Antibodi ini mendapati patogen dan mengikatnya, mencegahnya daripada mengalikan dan mengaktifkan protein sistem pelengkap yang ada di dalam darah, yang merosakkan patogen atau, bersama-sama dengan antibodi, menjadikannya lebih mudah terdedah kepada unsur-unsur imuniti semula jadi – makrofaj. Untuk maklumat lanjut mengenai peranan dan hubungan sel T dan B, kerana mereka juga dipanggil, lihat, sebagai contoh, artikel Sistem Imun.

Sel-sel sistem saraf, neuron, bersentuhan dengan satu sama lain atau dengan jenis sel lain dengan cara sinaps (mereka adalah kimia dan elektrik), di mana penghantaran isyarat berlaku di antara sel-sel. Dalam sinaps kimia, sel isyarat di tempat kontak di granul penyembur khas mempunyai bahan, neurotransmitter, yang pada masa yang tepat dibebaskan ke dalam jurang antara sel-sel yang menyentuh dan mencapai permukaan sel penerima. Yang terakhir ini mempunyai reseptor permukaan untuk neurotransmitter ini, yang mengikatnya dan menghantar isyarat lagi ke dalam sel. Jenis transmisi isyarat ini sentiasa satu arah dan ia dipercayai bahawa hanya neuron boleh berfungsi sebagai sel pemancar isyarat.Untuk maklumat lanjut mengenai struktur sinaps dan perbezaan antara sinaps kimia dan elektrik, lihat berita Sinaps elektrik ikan ternyata tidak simetris, "Elemen", 06/29/2017 dan artikel Pengedaran impuls saraf.

Penyelidik telah menemui protein kromogranin B (CgB) di dalam kelenjar, nodus limfa limpa manusia, yang merupakan ciri-ciri butiran rahsia neuron. Walau bagaimanapun, mereka mendapati bahawa dalam organ-organ sistem imun tikus, dalam limpa nodul limpa dan agregat (patch Peyer), tidak ada protein sedemikian, lebih-lebih lagi, terdapat dalam sistem saraf tikus sekerap dalam sistem saraf manusia.

Pada manusia, ternyata transkripsi gen yang mengekodkan CgB dalam sistem kekebalan tubuh hanya terbatas pada T-pembantu follicular. T-helper Follicular (TFh) adalah subpopulasi sel T-penolong yang membantu B-limfosit menghasilkan antibodi sebagai tindak balas terhadap rupa antigen dalam badan. Gambar-gambar dari mikroskop elektron menunjukkan bahawa terdapat gelembung dengan teras padat dalam sel-sel jenis ini, dan mereka juga mengandungi CgB (Gambar 2). Dengan menggabungkan kromatografi gas dan kaedah spektrometri jisim dan mengesahkan keputusan menggunakan immunocytochemistry, para penyelidik mendapati bahawa dopamin neurotransmitter berada di granul ini.

Rajah. 2 Butiran rahsia sel T-penolong folikel (ditunjukkan anak panah) di pusat germinal. ER – retikulum endoplasma, ex.sp. – ruang ekstraselular. Imej dari artikel dalam perbincangan Alam

Iaitu, mengikut struktur dan ciri-ciri utama, dapat dikatakan bahawa dalam sel-sel sistem kekebalan tubuh manusia (T-pembantu folikuler) ada butiran-butiran rahasia, yang, seperti yang dipikirkan sebelumnya, adalah ciri sistem saraf.

Kedua-dua dopamin dan kromogranin B dapat dikesan tidak sama sekali dalam semua pembantu T follicular, tetapi hanya kira-kira 5% dari sel-sel jenis ini. Rawatan sel terpencil dengan forskolin, yang menguatkan sintesis dopamin, menyebabkan peningkatan dalam peratusan TFhmengandungi dopamin dan CgB. Dalam sel T manusia yang lain, sebelum rawatan dengan dan tanpa toksin, dopamin tidak dikesan, dan dalam TFh tikus mengesan jumlah minimum dopamin selepas rawatan.

Penyelidik bercampur budaya terpencil dari tubuh manusia TFh dan sel-sel B, dan kemudian mereka dibahagikan lagi. Sebagai hasil daripada pertemuan setengah jam, jumlah dopamin dalam sel T menurun sebanyak separuh, dan dalam sel B, sebaliknya, meningkat. Apabila perencat interaksi spesifik protein membran sel-sel T dan B (LFA1 / ICAM1) ditambahkan ke medium terlebih dahulu, jumlahdopamin dalam setiap jenis sel kekal tidak berubah. Jadi dari TFh dopamin disebarkan ke sel B, dan untuk pemindahan ini, sentuhan sel-kepada-sel-jenis lepen-reseptor diperlukan. Jenis hubungan ini sangat umum dan terletak pada hakikat bahawa pada permukaan sel-sel yang menyentuh sesuai untuk satu sama lain, sebagai kunci kepada kunci, protein. Satu mempunyai kunci, ligan yang dipanggil (sel B ICAM1), yang lain mempunyai kunci, reseptor (sel T LFA1). Apabila sel-sel dengan protein membran yang sepadan antara satu sama lain adalah cukup dekat, ligan mengikat kepada reseptor dan dengan itu mengubahnya. Reseptor yang diubahsuai kemudian mencetuskan tertentu, bergantung kepada jenis sel dan reseptor, proses-proses di dalam selnya, dalam kes ini secara langsung atau tidak langsung menyebabkan pemindahan dopamin. Molekul bebas yang tidak dilekatkan pada mana-mana sel juga boleh bertindak sebagai ligan, contohnya, apabila neurotransmitter bersentuhan dengan reseptornya dalam celah sinaptik.

Di permukaan sel B manusia di pusat-pusat germinal dan sel-sel memori B, diperlukan untuk pembentukan imuniti jangka panjang, penyelidik telah menemui sejumlah besar reseptor dopamin.Apabila memproses pusat-pusat germinal dengan dopamin, transformasi sel B-ke dalam sel-sel plasma, bentuk aktif membentuk antibodi, dipercepat, tetapi kadar pembahagian dan survival sel B tidak berubah. Sebagai tindak balas kepada dopamin dalam sel B, jumlah protein ICOSL permukaan, yang mengikat reseptor sel T semasa sel T dan sel interaksi B, meningkat dengan ketara. Inhibitor dopamine reseptor menyekat kesan ini, tetapi inhibitor sintesis protein tidak. Jumlah sel ICOSL tidak berubah, lebih-lebih lagi, tiada perubahan ditemui dalam transkripsi gen untuk protein ini. Ternyata dopamin, yang terikat pada reseptor dopamin B-sel, tidak merangsang sintesis ICOSL, tetapi pengangkutannya ke permukaan.

Pada tikus, kesan yang sama dari dopamin tidak dikesan. Adalah diketahui bahawa di dalamnya peningkatan jumlah ICOSL permukaan dikaitkan dengan hubungan CD40L (protein membran TFh) dengan CD40 (protein membran sel B). Penyelidik menguji kesan CD40L terlarut pada sel B dan tikus manusia dan mendapati bahawa ia hanya berkesan untuk sel-sel tikus, tetapi bukan untuk limfosit manusia. Pada manusia, CD40L / CD40, berbeza dengan mengikat dopamin kepada reseptornya, tidak meningkatkan jumlah permukaan ICOSL dalam sel B.

ICOSL B-sel mengikat kepada ICOS T yang sepadanFhSel-sel dalam tikus membawa kepada peningkatan dalam sel T CD40L aktif. Pada manusia, lebih-lebih lagi, bilangan granul penyembuhan dengan peningkatan dopamin. Selain itu, di bawah tindakan ICOSL / ICOS mengikat, baik pada manusia dan pada tikus, kawasan kemungkinan interaksi LFA1 / ICAM1 mungkin meningkat. Oleh itu, secara amnya, interaksi sel T-dan B ditingkatkan, tetapi masa interaksi ini tidak berubah.

Rajah. 3 Skim umum interaksi limfosit T dan B manusia di pusat germinal dengan penyertaan granul penyembur dengan dopamin. Imej dari artikel dalam perbincangan Alam

Menyerang adalah hakikat bahawa sistem meningkatkan interaksi dua sel, walaupun secara asasnya sama, berbeza dengan manusia dan tikus, organisma yang sangat dekat dari segi evolusi sistem kekebalan tubuh. Dalam tikus ICOSL / ICOS, mengikat CD40L / CD40, yang seterusnya meningkatkan ICOSL / ICOS, dipertingkatkan. Pada manusia, peserta baru muncul dalam skema ini, yang hampir sepenuhnya mengambil alih fungsi interaksi CD40L / CD40. Ia adalah dopamin dalam granul penyembur sel-sel T-pembantu folikular, yang disampaikan sebagai tindak balas kepada interaksi ICOSL / ICOS pada penerima sel B dan meningkatkan interaksi ICOSL / ICOS.Dalam kedua-dua kes, maklum balas positif terbentuk, tetapi pada manusia ia dibentuk oleh sistem yang sama sekali sama dengan penghantaran isyarat pada sinaps saraf. Buat pertama kalinya ia menunjukkan bahawa jenis komunikasi yang sama wujud antara sel-sel sistem imun.

Dopamin adalah molekul yang sangat pendek dengan separuh hayat hanya 1-2 minit. Ini boleh menyumbang kepada kekhususan dan ketepatan isyarat yang dibekalkan dengan penyertaannya, dan menjamin bahawa isyarat akan dihantar ke sel sasaran. Simulasi komputer menunjukkan bahawa penggantian dalam skim interaksi sel boleh mempercepat pematangan limfosit B-, dan oleh itu, sedikit sebanyak, meningkatkan kelajuan dan kecekapan tindak balas imun berbanding tikus. Penemuan ini bukan sahaja menyumbang kepada pusingan baru dalam farmakologi, tetapi juga merangsang kajian tentang evolusi pengambilalihan yang kompleks dan bermanfaat ini sebagai imuniti kita.

Sumber: Ilenia Papa, David Saliba, Maurilio Ponzoni, Sonia Bustamante, Pablo F. Canete, Paula Gonzalez-Figueroa, Hayley A. McNamara, Salvatore Valvo, Michele Grimbaldeston, Rebecca A. Sweet, Harpreet Vohra, Ian A. Cockburn, Michael, Michael, St. , Michael L. Dustin, Claudio Doglioni & Carola G. Vinuesa. Dopamine yang berasal dari TFH mempercepat sinapsif produktif di pusat-pusat germinal // Alam. 2017. V. 547. P. 318-323. DOI: 10.1038 / nature23013.

Alena Suhoputova


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: