Согласно сложившемуся представлению, Toll like рецепторы (TLR) — эволюционно консервативные белковые структуры, рассматриваемые как ключевой компонент врожденного и приобретенного иммунитета у млекопитающих.

Открытие Toll-like рецепторов

TLRs впервые выявлены у дрозофилы. Это стало открытием, за которое в 2011 г. авторы Ботлер (США), Хофман (Люксембург) и Стейман (Канада) были удостоены Нобелевской премии. Основная биологическая роль TLRs у дрозофил связана с защитой против инфекций и участием в процессах регенерации. В последующем TLRs выявлены Меджитовым, на клетках млекопитающих было показано, что они имеют общий цитоплазматический домен с интерлейкин 1 рецептором. К настоящему времени TLRs обнаружены у млекопитающих, включая человека, и даже у растений.

Строение Toll-like рецепторов

Все TLRs имеют сходное строение и представляют собой интегральные трансмембранные белки. Поверхностная зона молекулы, ответственная за связывание лиганда, представлена N-концевой областью аминокислотной последовательности из 19—25 повторяющихся участков, обогащенных лейцином. Далее следует переходный участок, отвечающий за прикрепление рецептора к клеточной мембране, обогащенный цистеином. Внутренняя дистальная часть рецептора представлена TIR (Toll/IL- receptor) доменом, получившим свое название из-за одинакового строения этого участка у TLRs и у рецепторов цитокинов семейства IL-1.

Доказательство значимости Toll-like рецепторов

Важное значение участия TLRs в деятельности иммунной системы было доказано в экспериментальных работах на нокаут-мышах, имеющих искусственно вызванные мутации генов различных TLRs. Так, мыши, имеющие мутацию гена, кодирующего TLR4, погибали при инфицировании 1—2 колониеобразующими единицами (КОЕ) Salmonela typhimurium, в то время как у нормальных животных гибель происходила при введении более 2000 КОЕ этих бактерий. В других экспериментах была показана высокая восприимчивость TLR4-дефицитных мышей к Escherichia coli, Neisseria meningitides и Candida albicans. Подобные результаты были получены и при изучении роли TLRs в защите от вирусных инфекций. Опубликованы результаты исследований, в которых показано участие TLRs при развитии опухолей.

Виды Toll-like рецепторов

В зависимости от локализации TLRs в клетке выделяют рецепторы, расположенные на цитоплазматической мембране TLR1, TLR2, TLR4, TLR5, TLR6 и TLR10 и на мембранах внутриклеточных органелл TLR3, TLR7, TLR8 и TLR9 — лизосом, эндосом, аппарата Гольджи. Лигандами рецепторов, локализованных на цитоплазматической мембране, являются поверхностные структуры микроорганизмов — липопротеин, липополисахариды, флагеллин, зимозан.

Участие Toll-like рецепторов во врожденном иммунитете

Участие TOLL LIKE Рецепторов во врожденном иммунитете обеспечивается:

Участие Toll-like рецепторов в приобретенном иммунитете

Участие TOLL LIKE Рецепторов в приобретенном иммунитете обусловлено:

Механизмы Toll-like рецепторов

В состоянии покоя неактивированные TLRs находятся на мембране клеток в мономерном состоянии. После распознавания молекулярных «образов» патогенов TLRs активируют каскад реакций передачи сигнала в ядро клетки: при связывании с лигандом рецептор подвергается димеризации, сопровождающейся изменением конформации TIR-домена, который связывается с адапторной молекулой MyD88 (myeloid differentiation protein 88), необходимой для привлечения киназ семейства IRAK (IL-1 receptor associated kinase). После активации IRAK взаимодействует с внутриклеточным фактором TRAF6 (TNF receptor associated factor 6), в результате чего происходит высвобождение ядерного фактора каппа-В (NF-κB) и транслокация его в ядро клетки. Связываясь с промоторными участками генов, ядерный фактор активирует синтез провоспалительных цитокинов, молекул адгезии, костимулирующих молекул с последующей активацией структур адаптивного иммунитета.

Н.М. Бережная

Институт экспериментальной патологии, онкологии и радиобиологии им. Р.Е. Кавецкого

НАН Украины, Киев, Украина

Ключевые слова: TLRs, врожденный и приобретенный иммунитет, инфекция, воспаление, онкогенез, мишени терапии.

TOLL-LIKE РЕЦЕПТОРЫ И ОНКОГЕНЕЗ

Обзор представляет общую информацию о Toll-like рецепторах (Toll-like receptors - TLRs), их лигандах, свойствах при регуляции врожденного и приобретенного иммунитета. Основное внимание уделено значению экспрессии TLRs клетками различных опухолей человека и животных, влиянию их активации на рост опухоли. В связи с неоднозначностью влияния активации TLRs, экспрессируемых опухолевыми клеткам, рассматриваются возможные механизмы этого влияния. В частности, к числу механизмов стимулирующего действия относятся: индукция выделения провоспалительных цитокинов и других провоспалительных субстанций, индукция активности супрессорных клеток, участие в апоптозе и формировании резистентности, роль гипоксии в активности TLRs и др. Обсуждается также вопрос о возможности использования TLRs в качестве мишений терапии с помощью их агонистов и антагонистов.

В настоящее время Toll-like рецепторы (Toll-	рецепторы (NOD - нуклеотидсвязывающий оли-
like receptors - TLRs) являются предметом актив-	гомеризированный домен) . Из общего семей-
ного изучения как в норме, так и при различных	ства PRR в настоящее время наиболее изучены TLRs
патологиях. В последние годы все возрастает инте-	и NLRs, так как они определяются как центральные
рес к изучению TLRs при опухолевом процессе. Это	компоненты индукции различных иммунологиче-
определяется не только включением этих рецепто-	ских ответов. В высшей степени интересным явля-
ров в общие механизмы иммунологической защи-	ется доказательство их участия и в одной из форм
ты, но и рядом других фактов: 1) многие опухолевые	клеточной смерти - пироптозе. Механизм вклю-
клетки (ОК) способны экспрессировать различные	чения этой формы рецепторов в клеточную смерть
TLRs; 2) взаимодействие TLRs ОК со своими лиган-	связан с: 1) усилением аутофагии, что увеличивает
дами сопровождается синтезом и продукцией цито-	поступление патогенов в лизосомы; 2) активным
кинов; 3) существует взаимодействие между TLRs	выделением таких провоспалительных цитокинов,
и факторами, индуцирующими гипоксию (hypoxia-	как IL-1β, IL-18, IL-33 . Согласно сложившему-
inducible factors - HIFs); 4) имеются данные, ука-	ся представлению, TLRs - эволюционно консерва-
зывающие на связь между экспрессией TLRs и фор-	тивные белковые структуры, рассматриваемые как
мированием резистентности; 5) намечены опреде-	ключевой компонент врожденного и приобретенно-
ленные подходы к использованию TLRs в качестве	го иммунитета у млекопитающих, их относят к пер-
мишеней при иммунотерапии.	вому типу трансмембранных гликопротеинов .
ОБЩЕЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ О TLRs	Лигандами для TLRs могут быть молекулы мно-
	гих патогенов - патогенассоциированные молеку-
TLRsвпервыевыявленыуDrosophilamelanogaster.	лярные паттерны - pathogen-associated molecular
Это стало открытием, за которое в 2011 г. авто-	pattern (PAMP), которые распознаются TLRs
ры B. Botler (США), J. Hofman (Люксембург)	в структуре микроорганизмов, инициируют врож-
и R. Steinman (Канада) были удостоены Нобелев-	денный и приобретенный иммунитет. В роли пат-
ской премии. Основная биологическая роль TLRs	тернов могут выступать самые разнообразные струк-
у дрозофил связана с защитой против инфекций	туры микроорганизмов различных групп . TLRs
(антифунгальная защита) и участием в процес-	связывают не только эндогенные, но и экзогенные
сах регенерации. В последующем TLRs выявлены	PAMP, концентрация которых резко повышает-
R. Medzhitov, на клетках млекопитающих было по-	ся при повреждении тканей (воспаление, опухоле-
казано, что они имеют общий цитоплазматический	вый процесс), и образуются молекулы, связанные
домен с IL-1R (interleukin-1 receptor) . Установле-	с повреждением ткани - DAMP (damage-associated
но, что в ответе на действие лигандов многих TLRs,	molecular patterns); к настоящему времени таких эн-
подобно взаимодействию IL-1/IL-1R, центральное	догенных лигандов описано более 50 .
место занимает адапторный протеин - MyD88 .	TLRs экспрессируются не только всеми клетка-
К настоящему времени TLRs обнаружены у млеко-	ми системы иммунитета, но и клетками многих ор-
питающих, включая человека, и даже у растений.	ганов и тканей, включая эпителий слизистых обо-
TLRs относятся к большому семейству рецепто-	лочек, миоциты сердца, эндотелий сосудов, кера-
ров, распознающих паттерны, - pattern recognition	тиноциты, клетки микроглии, астроциты, нейроны
receptor (PRR); к этому семейству относятся	и др. . Большинство TLRs располагаются на по-
и NLRs - NOD-подобные лектин-обогащенные	верхности клетки - TLR-1, TLR-2, TLR-5, TLR-6,

TLR-10; примером внутриклеточного расположения могут быть TLR-3, TLR-7, TLR-8, TLR-9; некоторые TLRs могут экспрессироваться как внутриклеточно, так и экстрацеллюлярно (TLR-4, TLR-11, TLR-12,

и TLR-13) . На основе особенностей экстрацеллюлярных доменов суперсемейство TLRs распределено на 2 подгруппы: TLRs первой группы имеют иммуноглобулинсодержащий домен, второй - домен, обогащенный лектинами (LRR); к первой группе относятся также такие рецепторы как IL-1R, IL18R, ST2, SIGIRR (регуляторный ингибирующий белок, относящийся к семейству IL-1R-подобных рецепторов) .

Сигналы, индуцируемые TLRs, в большинстве случаев связаны с активацией транскрипционных факторов семейства NF-kappaB и различными адапторными белками (MyD88, MAL, TRIF, TRAM и др.); некоторые из них могут использовать

и механизмы, не связанные с адапторными белками, в частности TLR-3 . В активацию MyD88зависимых сигнальных путей включается и протеинкиназа D1, которая способна активировать лиганды некоторых TLRs . Лиганды TLRs не только активируют различные сигнальные пути, но и могут регулировать экспрессию этих рецепторов.

Экспрессия TLRs клетками различных органов

и систем обеспечивает широкий диапазон их регуляторной роли в поддержании гомеостаза. Процесс эволюции надежно закрепил эту способность TLRs, и она особенно ярко проявляется как в регуляции врожденного, так и приобретенного иммунитета, что осуществляется с участием различных механизмов. Участие TLRs во врожденном иммунитете обеспечивается: 1) инициацией выделения провоспалительных цитокинов, необходимых для физиологического иммунологического ответа при различных воздействиях, среди которых одно из центральных мест занимают различные инфекции ; 2) регуляцией активности нейтрофилов; особую роль при этом играют TLR-2 и TLR-4, первый из которых защищает клетки от апоптоза, а второй проявляет себя как важный регулятор выживаемости нейтрофилов (рис. 1); 3) контролем активации, дифференциации и выживаемости В-лимфоцитов, в котором активное участие принимают TLR-2, TLR-4 и TLR-9 (этот путь активации В-лимфоцитов сопровождается усилением выброса кальция, фосфорилированием некоторых киназ, усилением эндоцитоза, синтеза иммуноглобулинов

и рассматривается как альтернативный путь активации В-лимфоцитов) ; 4) обеспечением поддержания врожденного иммунитета кишечника, что связано с экспрессией TLRs эпителиальными клеками его слизистой ; 5) участием в функционировании клеток центральной нервной ситемы, большинство которых экспрессируют TLRs (микроглия, нейроны, астроциты, эндотелиальные клетки сосудов мозга), имеются данные о дифференцированном влиянии TLRs на функции микроглии .

Не менее важно участие TLRs в приобретенном иммунитете , что также осуществляется с участием ряда механизмов: 1) активацией CD4- и CD8-T- лимфоцитов ; 2) стимуляцией функций различных антиген-распознающих клеток: дендритных, которые экспрессируют TLR-2, TLR-3, TLR-4, TLR-7, TLR-9 (рис. 2); 3) активацией макрофагов, тучных клеток, в частности, с участием TLR-9, что особенно выражено при действии генетического материала ДНК-вирусов бактерий, грибов ; 4) активным включением в экспансию и функционирование регуляторных клеток - T-reg, которые экспрессируют высокий уровень TLR-4, TLR-5, TLR-7 и TLR-8 (рис. 3); 5) регуляции гомеостаза фибробластов, миофибробластов,

Рис. 1. Влияние TLRs на функции нейтрофилов

Рис. 2. Влияние экспрессии TLRs на функции дендритных клеток (ДК). ГКГ -главный комплекс гистосовместимости

Рис. 3. РазличныйхарактервлиянияактивацииTLRsнаT-reg

фибробластоподобных синовиоцитов, эндотелиальных и эпителиальных клеток, в частности, с участием TLR-2, TLR-4, TLR-6 ; 5) регуляцией клеток нормального эпителия (TLR-2, TLR-3, TLR-4, TLR-5), а также клеток эндотелия ; 6) потенцированием приобретенного иммунитета с включением различных механизмов .

Итак, TLRs являются активными регуляторами не только врожденного и приобретенного иммунитета, но и гомеостаза различных клеток, что обосновывает развитие нового иммунотерапевтического направления на основе использования иммуномодуляторов - агонистов и антагонистов TLRs .

TLRs: ИНФЕКЦИЯ, ВОСПАЛЕНИЕ, ОНКОГЕНЕЗ

Более чем 100 лет тому назад R. Virchov сформулировал представление о связи воспаления с малигнизацией. Сегодня оно является основополагающим в понимании патогенетической сущности развития рака и получает множество неоспоримых доказательств уже на уровне современных методических возможностей. Сейчас уже не остается сомнений в том, что ответ на вопрос: «Воспаление и рак: назад к Вирхову?» может быть только утвердительным, что, безусловно, является прогрессом в понимании патогенеза рака . Именно хроническая инфекция является индуктором развития сложного процесса, который включает: хроническое воспаление, экспрессию TLRs, выделение хемокинов, цитокинов провоспалительного и ангиогенного действия, генотоксических факторов (молекул оксидативного стресса).

Многие микроорганизмы, как хорошо известно, могут вызывать развитие воспаления, отдельным из них принадлежит особенно значительная роль в индукции трансформации. К таким микроорганизмам, прежде всего, относится Helicobacter pylori , которая проникает в слизистую оболочку желудка, двенадцатиперстной кишки, в настоящее время рассматривается в гигиенических классификациях Международного агентства по изучению рака, Евросоюза, США, России как канцероген 1-й категории, именно с ней ассоциированы многие случаи развития рака желудка.

Основной механизм, с помощью которого H. pylori реализует свои эффекты, связан с TLRs. Не менее существенно и то, что отдельные компоненты этой бактерии дифференцированно регулируют экспрессию TLRs эпителиальными клетками желудка: LPS стимулирует экспрессию TLR-4 и выделение IL-1β, флагеллин - TLR-2, TLR-5 и выделение TNF-α . Наиболее часто имеет место усиление экспрессии TLR-2 и TLR-5, что сочетается с индукцией провоспалительных сигналов . Имеются данные, что при карциноме желудка, развивающейся на фоне инфицирования H. рylori , провоспалительные сигналы реализуются именно через

TLR-2 . В последнее время появились данные, из которых следует, что H. pylori может взаимодействовать и с TLR-9 . Инфицирование H. pylori приводит к усилению пролиферации эпителиальных клеток желудка с инфильтрацией подслизистого слоя желудка антигенпрезентирующими клетками и Т-лимфоцитами (рис. 4). Многие сопутствующие бактерии кишечника усиливают развитие спорадического рака на фоне различных колитов (язвенный колит, болезнь Крона и др.).

К микроорганизмам, которые ассоциируются

с малигнизацией, относится и Listeria monocytogenes . В исследованиях клеток линии гепатокарциномы Н22 и на модели этой опухоли у мышей установлено, что культивирование ОК с L. monocytogenes приводит к усилению их пролиферации; введение указанных микроорганизмов мышам с гепатокарциномой усиливает ее рост; эти процессы сопровождаются активацией митоген-активированной протеинкиназы и NF-kappaB в ОК, продукцией NO и IL-6, что в конечном итоге приводит к пролиферации ОК. Взаимодействие с ОК осуществляется через TLR-2, но не, как подчеркивают авторы, TLR-4 (рис. 5).

Разнообразные вирусные инфекции нередко также являются причиной воспаления с последующим развитием рака. Антигены многих вирусов

Рис. 4. Инфекция H. pilory и экспрессия TLRs эпителиальными клетками желудка

Рис. 5. Инфекция L. monocytogenes и экспрессия TLRs эпителиальными клетками кишечника

распознаются TLRs; к таким вирусам, в первую очередь, относятся вирус гепатита С, некоторые аденовирусы, вирус Епштейна - Барр (EBV). Например, на модели гепатокарциномы мышей показано, что инфицирование вирусом гепатита С приводит к экспрессии и активации TLR-4 с последующим синтезом IL-1β клетками Купфера . При изучении опухолей, ассоциированных с EBV, который распознается TLR-3, отмечена экспрессия этого рецептора при лимфоме Беркитта, карциноме желудка и носоглотки. Взаимодействие EBV c клетками различных опухолей характеризуется дифференцированным выделением цитокинов: при лимфоме выявляют продукцию IL-10, при карциномах - инсулиноподобный фактор роста и IL-9. Частота экспрессии TLRs (TLR-2, TLR-3

и TLR-4) при лимфоме Беркитта во многом зависит от характера стимула, особенностей микроокружения и др. .

Общая закономерность - связь хронического воспаления со злокачественной трансформацией - отмечают и в других органах и системах. Например, компоненты некоторых бактерий (E. сoli )

и ДНК-вирусов (HPV, HSV) усиливали экспрессию TLR-4 и пролиферацию клеток эпителия предстательной железы, под влиянием CpG - TLR-9; в обоих случаях активируется NF-kappaB . Авторы приходят к заключению о том, что указанные компоненты патогенов, находящихся в мочеполовой системе, могут приводить к злокачественной трансформации нормальных клеток эпителия предстательной железы.

Примером связи малигнизации и хронического воспаления может быть и развитие злокачественных опухолей в легком. Хорошо известен факт, согласно которому частые хронические инфекции легких, особенно пневмония, являются благоприятным фоном для развития малигнизации. Эпидемиологические наблюдения, проведенные при исследовании больных с различными инфекциями (Legionella pneumophila, Chlamydophila species, Coxiella burnetii или Mycoplasma pneumoniae ), показывают, что сочетание этих инфекций с другими вредными воздействиями (курение, радиация) следует рассматривать как фактор высокого риска развития рака легкого .

Многие опухоли инфицированы и другими микроорганизмами. Например, карцинома мочевого пузыря и кишечника часто ассоциируется с инфицированием шистосомами (Schistosoma spp. ), что подтверждается и многочисленными клиническими и эпидемиологическими наблюдениями .

Из приведенных данных следует, что воспаление различной инфекционной этиологии и его переход в хроническое течение - благоприятный фон для озлокачествления нормальных клеток. В цепи этих событий центральное место принадлежит экспрессии TLRs и их взаимодействию со своими лигандами.

ЭКСПРЕССИЯ TLRs ОПУХОЛЕВЫМИ КЛЕТКАМИ

В настоящее время получены убедительные доказательства того, что TLRs экспрессируются ОК различного происхождения и локализации: колоректального рака, рака молочной железы, предстательной железы, яичника, пищевода, желудка, легкого, головы и шеи, меланомы, нейробластомы, глиобластомы и др. .

При изучении клеток рака легкого , а также клеток различных линий этой опухоли выявлено, что они экспрессируют внутриклеточные рецепторы TLR-7 и TLR-8. Стимуляция этих рецепторов соответствующими лигандами приводит к активации NF-kappaB, повышению экспрессии антиапоптотического белка Bcl-2, увеличению выживаемости ОК, а также развитию химиорезистентности .

При исследовании образцов ткани плоскоклеточной карциномы носоглотки человека показано, что клетки этой опухоли экспрессируют TLRs как поверхностно (TLR-2), так и внутриклеточно (TLR-3, TLR-4); наиболее часто экспрессировались TLR-2. Отмечается, что экспрессия TLR-4 коррелировала со степенью дифференциации, а связывание этого рецептора с LPS усиливало пролиферацию, что сопровождалось активацией фосфатидилинизотол-3-киназы, транслокацией NF-kappaB и увеличением продукции IL-6, IL-8, VEGF, GM-CSF. Более того, также продемострировано, что активация TLR4 защищает ОК от лизиса естественных киллеров . На клетках карциномы носоглотки выявлен и TLR-9, который экспрессировался одновременно с TLR-4. Авторы указывают на различную роль экспрессии этих рецепторов в развитии опухоли: если экспрессия TLR-4 сопровождается прогрессированием опухоли, то экспрессия TLR-9 повышала чувствительность к различным химиопрепаратам .

Способностью к эспрессии TLR-4 характеризуются и клетки рака молочной железы как человека, так и животных. В опытах с клетками линии MDA- MB-23 показано наличие TLR-4 на поверхности клеток, а блокада этих рецепторов приводила к выраженной ингибиции пролиферации . В клетках мыши MCF-7 выявлена экспрессия TLRs 1–6, 9 и 10; отсутствовала экспрессия TLR 7, 8. Воздействие LPS E. coli повышало уровень TLR-4 и TLR-9 в этих клетках и снижало чувствительность к апоптогенному действию Н2 О2 - одного из цитотоксических агентов макрофагов .

Исследование клеток первичного рака молочной железы (фолликулярная форма) выявило экспрессию TLR-4, которая сочеталась с высоким уровнем интегрина β1, который коррелировал с выраженной инвазивностью ОК; этот факт имел место только при указанной форме рака молочной железы. Анализ результатов экспрессии интегрина β1 и TLR-4 с учетом выживаемости и безрецидивного периода

не выявил четкой корреляции между этими показателями, однако авторы считают возможным рассматривать указанные структуры как дополнительный клинический маркер оценки течения заболевания .

Клетки меланомы также способны к экспрессии TLRs. В частности, на этих клетках выявлены TLR-2, TLR-3, TLR-4, число которых увеличивается на клетках метастазов в лимфатических узлах, а также экспрессия TLR-7, TLR-8, TLR-9 . К настоящему времени сложно оценить роль экспрессии TLRs клетками меланомы, так как есть данные о том, что активация TLR-4 клеток меланомы В16 характеризуется слабым развитием опухоли на фоне усиления продукции INF-β ОК и изменения экспрессии генов интерферонов I типа .

Разнообразные TLRs экспрессируют и клетки

плоскоклеточной карциномы пищевода. В частности, выявлен высокий уровень экспрессии, во-первых, TLR-3, TLR-4, TLR-7, TLR-9 ОК, во-вторых - TLR-4, TLR-9 мононуклеарными клетками внутри опухоли и, в-третьих - TLR-9 фибробластоподобными клетками микроокружения. Анализируя полученные данные, авторы приходят к заключению, что высокий уровень экспрессии TLR-4 связан с риском развития метастазов в лимфатических узлах и инвазией опухоли. В отличие от этого, высокий уровень экспрессии TLR-9 фибробластоподобными клетками стромы свидетельствует о низком уровне риска метастазирования и инвазии . Полученные данные показывают неоднозначную роль TLRs в патогенезе плоскоклеточной карциномы пищевода.

TLR-4 экспрессируется и клетками рака яичника человека, а его активация происходит с участием адапторного белка MyD88 и сочетается не только с усилением роста опухоли, но и развитием резистентности ОК к некоторым химиопрепаратам - факт, который застуживает пристального внимания . Связывание TLR-4 со своим лигандом сопровождается выделением провоспалительных цитокинов IL-6, IL-12, TNF-α и активацией NF-kappaB. Клетки рака шейки матки активно экспрессируют TLR-9. При анализе большого клинического материала показано, что у таких больных имеет место полиморфизм гена TLR-9 ; выявлены изменения в аллеле TLR-9–1486T/C (rs187084), что рассматривается авторами как фактор риска развития рака шейки матки .

Экспрессия TLR-4 и TLR-9 характерна и для клеток карциномы предстательной железы , что продемонстрировано при совместном культивировании этих клеток с LPS; в отличие от карциномы носоглотки, экспрессия обоих рецепторов сопровождалась выраженным усилением пролиферации клеток . Способность клеток карциномы предстательной железы экспрессировать TLR-4 подтверждена и другими исследователями. Рассматривая вопрос о значении этой экспрессии ОК, авторы приходят к заключению, что у лиц с наследственной

предрасположенностью к развитию данной опухоли экспрессия TLR-4 может способствовать усилению роста опухоли; такое усиление осуществляется с участием адапторного белка MyD88 и активацией NF-kappaB .

Экспрессия TLRs характерна и для различных клеток нервной ткани человека и животных. В опытах с клетками глиомы мышей линии GL261 выявлен высокий уровень экспрессии TLR-3, значительно более низкий - TLR-2, TLR-4 и незначительный - TLR-5, TLR-7, TLR-9 . Важно, что клетки глиомы экспрессируют TLR-9 и в своем составе имеют молекулы, которые служат лигандами для этого рецептора . В первичных культурах менингиом человека выявлена экспрессия TLR 1–4 (в 100% культур), TLR-10 (в 90%), TLR-5, 6 и 9 (в 80%) .

Исследование клеток множественной миеломы,

инфицированной различными микроорганизмами, выявило, что они экспрессируют большинство известных TLRs, но наиболее часто - TLR-1, TLR-7

и TLR-9. Культивирование этих клеток с лигандами TLR-7 и TLR-9 усиливало рост миеломы, что сопровождалось активной секрецией IL-6; предполагается, что размножение бактерий способствует усилению роста опухоли .

Естественно, что факт экспрессии TLRs ОК вызывает много вопросов, одним из основных является: каким образом экспрессия TLRs отражается на течении опухолевого процесса? Сложности анализа результатов соответствующих исследований определяются, во-первых, неоднозначностью полученных результатов, а во-вторых, тем, что TLRs экспрессируются и клетками системы иммунитета с последующей стимуляцией врожденного и приобретенного иммунитета. Поэтому очень трудно

и не всегда возможно провести грань между тем, где заканчивается положительный эффект взаимодействия TLRs с лигандами и начинается его негативное влияние.

Объективность оценки значения экспрессии TLRs ОК нуждается в учете ряда обстоятельств, которые определяют конечный результат. Во-первых, необходимо иметь в виду, что TLRs могут экспрессировать как ОК, так и клетки микроокружения опухоли: фибробласты, эндотелиальные, эпителиальные, дендритные и др. . Во-вторых, не всегда экспрессия TLRs увеличивается под влиянием лигандов, характерных для конкретного рецептора. В-третьих, уровень экспрессии TLRs отдельными клетками, например центральной нервной системы, различен: TLRs под влиянием LPS экспрессируют как клетки микроглии, так и астроциты, наиболее высокий уровень имеет экспрессия TLR-2, а низкий - TLR-1, TLR-4, TLR-5, TLR-9 . В-четвертых, роль гетерогенности ОК отражается

и на экспрессии TLRs. Например, клетки различных линий нейробластомы по-разному отвечают на стимуляцию LPS . Высказывается предположение, что в этих случаях отсутствуют интернали-

зация LPS клетками определенной линии и передвижение комплекса TLR-4-CD14-MD2 к аппарату Гольджи, что исключает возможность инициации сигнала трансдукции .

Итак, можно заключить, что в большинстве случаев экспрессия TLRs ОК способствует их пролиферации и инвазии. Несмотря на неоднозначность имеющихся данных, представляется возможным выделить некоторые механизмы, обеспечивающие стимуляцию роста опухоли под влиянием взаимодействия TLRs со своими лигандами.

МЕХАНИЗМЫ СТИМУЛИРУЮЩЕГО ВЛИЯНИЯ АКТИВАЦИИ TLRs ОПУХОЛЕВЫХ КЛЕТОК

Продукция провоспалительных цитокинов и других провоспалительных субстанций. Выделение различных провоспалительных субстанций при активации TLRs соответствующими лигандами отмечено при изучении многих опухолей. Так, экспрессия TLR-4 клетками карциномы головы и шеи во всех случаях коррелирует со степенью дифференциации ОК, а активация TLR-4 LPS усиливала их пролиферацию, повышала экспрессию IRAK, индуцировала транслокацию NF-kappaB, усиливала продукцию IL-6, IL-8, VEGF, GM-CSF, что способствовало прогрессированию этой опухоли .

В такой же степени интересны и данные, полученные при изучении клеток других опухолей (рак кишечника, молочной железы, предстательной железы, легкого и меланома): взаимодействие TLR-4 с LPS на клетках этих опухолей способствует уходу опухоли из-под иммунологического контроля, сопровождается ингибицией Т-клеточной пролиферации и снижением активности естественных киллеров . Выделение провоспалительных субстанций - IL-1, TNF-α, COX-2 отмечали и при стимуляции LPS клеток меланомы, которые экспрессировали TLR-2, TLR-3 и TLR-4 .

На различных моделях опухолевого процесса (меланома, карцинома, нейробластома) показано, что ОК отвечают на воздействие LPS усилением миграции, инвазии, метастазированием, что сопровождается экспрессией мРНК TLR-4 на поверхности этих клеток . Такие свойства LPS предполагают, что этот бактериальный компонент может проявлять себя и как кофактор при воздействии различных канцерогенов.

Провоспалительное действие экспрессии TLR-2 и TLR-4 усиливается выделением таких провоспалительных субстанций, как COX-2 и PGE-2. При экспериментальном раке желудка и кишечника было показано, что сигнал, индуцированный активацией TLR-4, приводит к повышению уровня COX-2 и PGE-2 - процесс сопровождается выраженной пролиферацией клеток слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта и снижением апоптоза . Накоплению провоспалительных субстанций способствуют и макрофаги, ин-

фильтрирующие опухоль, которые экспрессируют TLR-2 и TLR-4 и являются активными источниками PGE-2; в этих случаях наблюдается усиление роста опухоли. Продукция провоспалительных цитокинов зависит от этапа роста опухоли - на ранних этапах превалирует секреция TNF-α и CXCL14, а на поздних - IL-1β, IL-6, MIP-2, GM-CSF, HGF, VEGF . Инфицирование некоторыми бактериями, в частности H. pylori , способствует продукции СОХ-2, которая стимулирует выделение цитокинов (IL-1β, IL-6, IL-8, TNF-α). Выделение PGF-2

и СОХ-2 осуществляется и миофибробластами . Усиление продукции СОХ-2 сочетается с экспрессией EGFR, что также усиливает риск малигнизации.

Наконец, экспрессия TLRs (в частности TLR-4) может изменять и адгезивные свойства ОК, что может быть обусловлено различными механизмами: активацией системы урокиназы - активатора плазминогена и NF-kappaB .

Индукция супрессорных клеток. Одной из важных особенностей TLRs является их способность участвовать в регуляции T-reg. В микроокружении опухоли они индуцируют активность этих клеток, подавляют противоопухолевый ответ и оказывают негативное влияние на результаты иммунотерапии; вследствие активации Т-reg нарушается баланс между этой субпопуляцией и другими CD4 + Т-лимфоцитами . Заслуживает большого внимания факт, в соответствии с которым молекулы многих некротизированных ОК могут быть лигандами для TLR-4, который стимулирует супрессорную субпопуляцию лимфоцитов MDCS - Gr-1 + CD11b + F4/80 + ; последние, в свою очередь, индуцируют апоптоз только активированных Т-клеток. Стимуляция супрессорных клеток сопровождается выделением больших количеств аргиназы 1, IL-10, NO-синтазы 2, IL-12 (лиганды TLR-4), а блокада TLR-4 защищает от указанных негативных последствий его активации .

Участие в апоптозе и резистентности. Взаимодействие TLRs со своими лигандами может также оказывать влияние на апоптоз и формирование резистентности как к киллерному действию эффекторных клеток, так и химиопрепаратам. В этом плане несомненный интерес вызывают работы с изучением клеток рака яичника. В частности, работами T. Whiteside и соавторов показано, что клетки нормального эпителия яичника практически не экспрессируют TLR-4; уровень экспрессии в клетках рака яичника и различных линиях колеблется; инкубация с LPS приводит к усилению пролиферации ОК; инкубация с паклитакселом и LPS усиливает выделение IL-8, IL-6, VEGF и приводит к развитию резистентности к апоптозу, идуцированному химиопрепаратом . Не менее значима

и способность TLR-4, активированного LPS, усиливать побочные эффекты цисплатина с увеличением экспрессии этого рецептора в ткани ушного

лабиринта . Экспрессию TLR-4 клетками рака яичника при участии адаптoрного белка MyD88, которая сочетается с усилением роста, является фактором формирования резистентности, в частности, к паклитакселу и коррелирует с экспрессией антиапоптотических молекул, а взаимодействие TLR-4 со своими лигандами сопровождается выделением IL-6, TNF-α .

Антиапоптотический эффект экспрессии другого рецептора - TLR-9 - отмечен при изучении клеток рака легкого человека и различных линий этой опухоли . Наконец, экспрессия этого рецептора может быть связана не только с формированием резистентности к химиопрепаратам и киллерным клеткам, но и с усилением побочных эффектов химиопрепаратов, что показано при активации TLR-4 клеток рака легкого LPS и развитием резистентности к TNF-α- и TRAIL-индуцированному апоптозу .

TLRs и гипоксия. Одним из сравнительно новых представлений о TLRs является предположение, что их экспрессия может модулироваться гипоксией на уровне транскрипции . К сожалению, соответствующая информация еще крайне мало отражена в литературе, но описаны некоторые молекулярные механизмы, которые рассматриваются как характерные для TLRs в условиях гипоксии при любой патологии, включая рак. Во-первых, продемонстрировано, что в условиях гипоксии

в TLR-2 и TLR-6 выявляют участок связывания с HIF-1 . Во-вторых, при LPS-индуцированной активации TLR-4 его сигнальные пути перекрещиваются с HIF-1α и ASKI (аpoptosis signal-regulating kinase), что показано в клетках миелоидной моноцитарной лейкемии человека (линия THP-1); оба пути опосредуются активацией протеинкиназы . В-третьих, HIF-1α играет важную роль

в TLR-4-зависимом выделении провоспалительных цитокинов . В-четвертых, выяснилось, что

в условиях гипоксии аденозин, который является синергистом с LPS, взаимодействует со своим рецептором - A2AR, что приводит к повышению экспрессии VEGF макрофагами мышей; синергизмом с A2AR обладают и TLR-2, TLR-7, TLR-9, но не TLR-5 и TLR-3 . Исключительный интерес представляет работа, выполненная на большом клиническом материале (аденокарцинома поджелудочной железы), в которой показано, что у больных с этой опухолью наблюдается экспрессия TLR-4, повышение уровня HIF-1α и активация NF-kappaB. Авторы заключают, что TLR-4 и HIF-1α являются синергистами в усилении роста аденокарциномы поджелудочной железы человека .

Наконец, HIF-1α накапливается в макрофагах, что приводит к повышению выживаемости миелоидзависимых макрофагов человека и поддерживает продукцию этими клетками провоспалительных цитокинов в условиях активации TLR-7 и TLR-8 (рис. 6).

Рис. 6. Взаимодействие TLRs с различными клетками в условиях гипоксии

Генетические изменения TLRs. В настоящее время получены убедительные доказательства, что при многих опухолях существуют изменения в генах, контролирующих TLRs, что может рассматриваться как фактор риска развития опухоли. Так, при исследовании больных карциномой желудка различной локализации и рака пищевода выявлен полиморфизм гена TLR-4 , что сочеталось с инфекцией H. рylori . Сравнительный анализ особенностей гена TLR-4 в клетках различных опухолей желудка привел к заключению, что функциональный полиморфизм этого гена может быть фактором риска развития карциномы желудка и предшествующих ей состояний; исключение составляет область привратника . Известно, что раку кишечника нередко предшествуют колиты, и такие опухоли диагностируют как колитассоциированные. В опытах на мышах с генетическими нарушениями (ослабление экспрессии TLR-4 ) развитие рака кишечника существенно снижено. Сделан вывод, что нейтрализация сигналов, осуществляемых с помощью TLR-4, может быть защитой от колитассоциированного рака . С полиморфизмом генов, кодирующих TLR-6 и TLR-10 , связывают риск развития рака предстательной железы . Полиморфизм гена TLR-9 может быть фактором риска и при таких опухолях, как назофарингеальная карцинома и карцинома желудка .

На основании изучения генов TLR-2 , TLR-3 , TLR-4, TLR-5 и др. у больных с меланомой кожи удалось выявить гаплотип гена TLR-4 (TLR-4 rs2149356), наличие которого ассоциируется со слабым риском развития меланомы кожи .

Наряду с достаточно широким участием TLRs в усилении роста опухоли в отдельных случаях отмечали гибель ОК. Такое действие на рост опухоли также осуществляется с участием различных механизмов, в частности проявлением выраженного проапоптотического и антивоспалительного действия.

Индукция апоптоза. Исследование клеток рака молочной железы выявило, что экспрессия TLR- 3 сопровождается апоптозом этих клеток при уча-

стии адапторной молекулы TRIF, а использова-	мы иммунитета. Примером первого могут быть рабо-
ние dsRNA TLR-3 сочеталось с выраженным эф-	ты с внутритуморальным введением агониста TLR-2/
фектом торможения роста опухоли и выделением	TLR-6 - липопептида-2 макрофагов больным
INF-β . Экспрессия TLR-3 и ее значение для	с карциномой поджелудочной железы, что приво-
роста опухоли исследовалась при использовании	дило (1-я фаза клинических испытаний) к выражен-
различных клеток меланомы: первичных опухолей,	ному увеличению продолжительности жизни .
отдельных линий, а также нормальных меланоци-	Положительные результаты получены и при приме-
тов. Выявлено, что клетки многих линий первич-	нении CpG ODN - лиганда TLR-9 (1-я фаза клини-
ных опухолей и нормальные меланоциты экспрес-	ческих испытаний) при часто рецидивирующих глио-
сировали TLR-3, однако уровень этой экспрессии	бластомах . Имеется и опыт локального приме-
клетками меланомы был выше с различиями в уров-	нения (внутритуморально и подкожно) CpG ODN
не экспрессии отдельных клеток первичной опухо-	при нейробластоме у мышей и крыс с выраженным
ли. Использование синтетического аналога dsRNA	повышением выживаемости, которая связана с ак-
и лиганда TLR-3 оказывало выраженное проапопто-	тивацией каспазозависимого апоптоза . Пред-
тическое действие. Отмечено также, что TLR-3 яв-	полагается, что положительный эффект введения
ляется эффективным индуктором внутриклеточных	CpG ODN обусловлен локальным изменением ин-
антимикробных субстанций, которые могут прояв-	фильтрации лимфоцитами, преимущественно за счет
лять себя как адъюванты, и поэтому TLR-3 может	снижения CD4+ CD25+ Foxp3+ субпопуляции лимфо-
быть охарактеризован как мультифункциональный	цитов . Основываясь на факте, что экспрессия
адъювант, способный усиливать эффективность им-	TLR-3 сочетается с ингибицией пролиферации и ги-
мунотерапии .	белью клеток меланомы, были использованы агони-
Ингибиция воспаления. Иллюстрацией ингиби-	сты TLR-3 в 2 вариантах: 1) сочетанное применение
ции воспаления могут служить и данные изучения	агонистов в комбинации с INF I типа; 2) использо-
TLR-8 у трансгенных мышей: активация этого ре-	вание агонистов в качестве адъюванта при получе-
цептора сопровождается ингибицией воспаления	нии противораковых вакцин. Результаты примене-
слизистой оболочки желудочно-кишечного трак-	ния агонистов показали определенную результатив-
та - свидетельство негативной регуляции TLR-8	ность и привели к заключению, что они могут быть
интестинального воспаления и его роли в контроле	использованы не только благодаря их иммуностиму-
за развитием малигнизации при хроническом вос-	лирующему, но и цитостатическому, и цитотоксиче-
палении в кишечнике .	скому действию .
Таким образом, влияние TLRs на рост опухоли	В реализации второго направления показано,
неоднозначно (как стимуляция, так и ингибиция),	что при воздействии на TLRs клеток системы им-
и механизмы этого влияния подлежат дальнейше-	мунитета возможно усиление врожденного и при-
му изучению. На примере клеток рака легкого пока-	обретенного иммунитета, что продемонстрирова-
зано разнонаправленность влияния TLR-4 (рис. 7).	но при использовании воздействия на TLRs, в част-
TLRs КАК МИШЕНИ ИММУНОТЕРАПИИ	ности, дендритных клеток при применении лиганда
	TLR-9 - олигодеоксинуклеотида у больных мела-
Современный уровень представлений о роли	номой . Оптимистические результаты по-
TLRs в опухолевом процессе послужил основани-	лучены при комбинированном внутритуморальном
ем для формирования новых подходов к иммуноте-	введении агонистов TLR-3 и TLR-9 в комбинации
рапии. Такие подходы могут реализовываться в двух	с Т-лимфоцитами, активированными антигеном
направлениях: 1) воздействие на TLRs, которые экс-	меланомы gp100 . Имеется опыт воздействия
прессируются ОК, и 2) влияние на TLRs клеток систе-	и на TLR-7 дендритных клеток; стимуляция этого

Рис. 7. Неоднозначность значения экспрессии TLRs клетками больных плоскоклеточной карциномой

рецептора ассоциируется с изменением миграции дендритных клеток, а использование таких клеток, нагруженных антигенами меланомы в комплексе с агонистами TLR-7, приводило к усилению противоопухолевой активности, преимущественно за счет активации CD8+ Т-лимфоцитов .

Известно и о применении вакцины с использованием белков теплового шока, которые являются лигандами для некоторых TLRs. Показано, что эффект такой вакцины в отношении различных эпителиальных опухолей зависит от сигналов, осуществляемых через TLR-2 и TLR-3; в этих случаях в формирование противоопухолевой защиты включается и скавенджер-рецептор эндотелиальных клеток - SREC-1 .

Определилось еще одно направление - генноинженерная модификация дефектов TLRs, что показано на многих экспериментальных моделях (карцинома кишечника, аденокарцинома молочной железы, остеосаркома) .

Таким образом, в настоящее время существует достаточно возможностей для осуществления модуляции активности различных TLRs. Такие возможности определили и синтезирование различных синтетических как агонистов, так и антагонистов действия TLRs - препаратов, которые уже сегодня проходят клинические испытания и представляют собой один из новых направлений фармакологической промышленности.

Подводя итоги, можно констатировать следующее: TLRs - важнейшие регуляторы врожденного и приобретенного иммунитета; экспрессия TLRs имеет значение не только для регуляции клеток системы иммунитета, но и других органов и систем; TLRs экспрессируются ОК и могут включаться в различные этапы опухолевого процесса; взаимодействие TLRs ОК со своими лигандами может проявляться стимуляцией и ингибицией роста опухоли с превалированием стимулирующих влияний; стимуляция роста опухоли в результате взаимодействия TLRs со своими лигандами обеспечивается различными механизмами; TLRs могут рассматриваться как мишени для иммунотерапии.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Xu Y, Tao X, Shen B, et al. Structural basis for signal transduction by the Toll/interleukin-1 receptor domains. Nature 2000;

408: 111–5.

2. Mijares LA, Medzhitov R, Kazmierczak BI, et al. Airway epithelial MyD88 restores control of Pseudomonas aeruginosa murine infection via an IL-1-dependent pathway. J Immunol 2011; 186 (12): 7080–8.

3. Bortoluci KR, Medzhitov R. Control of infection by pyroptosis and autophagy: role of TLR and NLR. Cell Mol Life Sci 2010.

4. Heldwein KA, Liang MD, Andresen TK, et al. TLR2 and TLR4 serve distinct roles in the host immune response against Mycobacterium bovis BCG. J Leukoc Biol 2003; 74 (2): 277–86.

5. Kuhlicke J, Frick JS, Morote-Garcia JC, et al. Hypoxia inducible factor (HIF)-1 coordinates induction of Toll-like receptors TLR2 and TLR6 during hypoxia. PloS One 2007; 2: 1364.

6. Wan Y, Xiao H, Affolter J , et al. Interleukin-1 receptor-as- sociated kinase 2 is critical for lipopolysaccharide-mediated posttranscriptional control. J Biol Chem 2009; 284 (16): 10367–75.

7. Basith S, Manavalan B, Lee G, et al. Toll-like receptor modulators: a patent review. Expert Opin Ther Pat 2011; 21 (6): 927–44.

8. Toll-like 280 (21): 20620–7.

9. Palm NW, Medzhitov R. Pattern recognition receptors and control of adaptive immunity. Immunol Rev 2009; 227 (1): 221–33.

10. Тухватуллин АИ, Логунов ДЮ, Щербинин ДН. Tollподобные рецепторы и их адапторные молекулы. Биохимия 2010; 75 (9): 1224–43.

11. McGettrick AF, O’Neill LA. Localisation and trafficking of Toll-like receptors: an important mode of regulation. Curr Opin Immunol 2010; 22 (1): 20–7.

12. Barton GM, Medzhitov R. Toll-like receptor signaling pathways. Science 2003; 300 : 1524–5.

13. Dinarello CA. Biologic basis for interleukin-1 in disease. Blood 1996; 87 (6): 2095–147.

14. Riva F, Bonavita E, Barbati E, et al. TIR8/SIGIRR is an interleukin-1 receptor/Toll like receptor family member with regulatory functions in inflammation and immunity. Front Immunol 2012; 3: 322.

15. O’Neill LA. Primer: Toll-like receptor signaling pathways - what do rheumatologists need to know? Nat Clin Pract Rheumatol 2008; 4: 319–27.

16. Park SM, Ko HJ, Shim DH, et al. MyD88 signaling is not essential for induction of antigen-specific B cell responses but is indispensable for protection against Streptococcus pneumoniae infection following oral vaccination with attenuated Salmonella expressing PspA antigen. J Immunol 2008; 181 (9): 6447–55.

17. Engel AL, Holt GE, Lu H. The pharmacokinetics of Tolllike receptor agonists and the impact on the immune system. Expert Rev Clin Pharmacol 2011; 4 (2): 275–89.

18. Liu Y, Chen H, Sun Y, Chen F. Antiviral role of Toll-like receptors and cytokines against the new 2009 H1N1 virus infection. Mol Biol Rep 2012; 39 (2): 1163–1172.

19. Yonkers NL, Rodriguez B, Asaad R, et al. Systemic immune activation in HIV infection is associated with decreased MDC responsiveness to TLR ligand and inability to activate naive CD4 T- cells. PLoS One 2011; 6 (9): e23884.

20. Wolska A, Lech-Maranda E, Robak T. Toll-like receptors and their role in hematologic malignancies. Curr Mol Med 2009; 9 (3): 324–35.

21. Huang LY, Dumontelle JL, Zolodz M, et al. Use of tolllike receptor assays to detect and identify microbial contaminants in biological products. J Clin Microbiol 2009; 47 (11): 3427–34.

22. Mashima R, Saeki K, Yoshimura A, et al. FLN29, a novel interferonand LPS-inducible gene acting as a negative regulator of toll-like receptor signaling. J Biol Chem 2005; 280 (50): 41289–97.

23. Jain S, Chodisetti SB, Agrewala JN, et al. CD40 signaling synergizes with TLR-2 in the BCR independent activation of resting B cells. PloS One 2011; 6: 20651.

24. Wang Y, Lehner T. Induction of innate immunity in control of mucosal transmission of HIV. Curr Opin HIV AIDS 2011; 6 (5): 398–404.

25. Mishra BB, Gundra UM, Teale JM. Expression and distribution of Toll-like receptors 11–13 in the brain during murine neurocysticercosis. J Neuroinflammation 2008; 5: 53.

26. Hanisch UK, Johnson TV, Kipnis J. Toll-like receptors: roles in neuroprotection? Trends Neurosci 2008; 31 (4): 176–82.

27. Holley MM, Zhang Y, Lehrmann E, et al. Toll-like receptor 2 (TLR2)-TLR9 crosstalk dictates IL-12 family cytokine production in microglia. Glia 2012; 60 21 (5): 733–41.

31. Lin Q, Li M, Fang D, et al. The essential roles of Toll-like receptor signaling pathways in sterile inflammatory diseases. Int Immunopharm 2011; 11 (10): 1422–32.

32. Pasare C, Medzhitov R. Toll-like receptors: balancing host resistance with immune tolerance. Curr Opin Immunol 2003; 15 (6): 677–82.

33. Macedo L, Pinhal-Enfield G, Alshits V, et al. Wound healing is impaired in MyD88-deficient mice: a role for MyD88 in the regulation of wound healing by adenosine A2A receptors. Am J Pathol 2007; 171 (6): 1774–88.

34. Crellin NK, Garcia RV, Hadisfar O, et al. Human CD4+ T cells express TLR5 and its ligand flagellin enhances the suppressive capacity and expression of FOXP3 in CD4+CD25+ T regulatory cells. J Immunol 2005; 175 (12): 8051–9.

35. Sutmuller RP, Morgan ME, Netea MG, et al. Toll-like receptors on regulatory T cells: expanding immune regulation. Trends Immunol 2006; 27 (8): 387–93.

36. Hasan UA, Trinchieri G, Vlach J. Toll-like receptor signaling stimulates cell cycle entry and progression in fibroblasts. J Biol Chem 2005; 280 (21): 20620–7.

37. Jung YO, Cho ML, Lee SY, et al. Synergism of toll-like receptor 2 (TLR2), TLR4, and TLR6 ligation on the production of tumor necrosis factor (TNF)-alpha in a spontaneous arthritis animal model of interleukin (IL)-1 receptor antagonist-deficient mice. Immunol Lett 2009; 123 (2): 138–43.

38. Zhou M, McFarland-Mancini MM, Funk HM, et al. Tolllike receptor expression in normal ovary and ovarian tumors. Cancer Immunol Immunother 2009; 58 (9): 1375–85.

39. Lu Q, Darveau RP, Samaranayake LP, et al. Differential modulation of human {beta}-defensins expression in human gingival epithelia by Porphyromonas gingivalis lipopolysaccharide with tetraand penta-acylated lipid A structures. Innate Immun 2009; 15 (6): 325–35.

40. Le Mandat Schultz A, Bonnard A, Barreau F, et al. Expression of TLR-2, TLR-4, NOD2 and pNF-kappaB in a neonatal rat model of necrotizing enterocolitis. PloS One 2007; 2: 1102.

41. Aoki MP, Carrera-Silva EA, Cuervo H, et al. Nonimmune Cells Contribute to Crosstalk between Immune Cells and Inflammatory Mediators in the Innate Response to Trypanosoma cruzi Infection. J Parasitol Res 2012; 10: 13.

42. Balkwill F, Mantovani A. Inflammation and cancer: back to Virchow? Lancet 2001; 357: 539–45.

43. Oshima H, Oshima M, Inaba K, Taketo MM. Hyperplastic gastric tumors induced by activated macrophages in COX-2/mP- GES-1 transgenic mice. EMBO J 2004; 23 (7): 1669–78.

44. Kumar Pachathundikandi S, Brandt S, Madassery J, Backert S. Induction of TLR-2 and TLR-5 expression by Helicobacter pylori switches cagPAI-dependent signalling leading to the secretion of IL-8 and TNF-α. PloS One 2011; 6: 19614.

45. Smith SM, Moran AP, Duggan SP, et al. Tribbles 3: a novel regulator of TLR2-mediated signaling in response to Helicobacter pylori lipopolysaccharide. J Immunol 2011; 186 (4): 2462–71.

46. Ng M.T, Van’t Hof R, Hold GL, et al. Increase in NFkappaB binding affinity of the variant C allele of the toll-like receptor 9 -1237T/C polymorphism is associated with Helicobacter pylori -induced gastric disease. Infect Immun 2010; 78 (3): 1345–52.

47. Fukata M, Abreu MT. Role of Toll-like receptors in gastrointestinal malignancies. Oncogene 2008; 27 (2): 234–43.

48. Huang B, Zhao J, Shen S, et al. Listeria monocytogenes promotes tumor growth via tumor cell toll-like receptor 2 signaling. Cancer Res 2007; 67 (9): 4346–52.

49. Machida K. TLRs, Alcohol, HCV, and Tumorigenesis. Gastroenterol Res Pract 2010; 10 : 8.

50. Iwakiri D, Takada K. Role of EBERs in the pathogenesis of EBV infection. Adv Cancer Res 2010; 107 : 119–36.

51. Siennicka J, Trzcinska A, Czescic A, Dunal M. Toll-like receptors expression on Burkitt lymphoma cells. Med Dosw Mikrobiol 2011; 63 (4): 349–54.

52. Kundu SD, Lee C, Billips BK, et al. The toll-like receptor pathway: a novel mechanism of infection-induced carcinogenesis of prostate epithelial cells. Prostate 2008; 68 (2): 223–9.

53. Littman AJ, Jackson LA, White E, et al. Interlaboratory reliability of microimmunofluorescence test for measurement of Chlamydia pneumoniae-specific immunoglobulin A and G antibody titers. Clin Diagn Lab Immunol 2004; 11 (3): 615–7.

54. Remmelts HH, Meijvis SC, Biesma DH, et al. Dexamethasone downregulates the systemic cytokine response in patients with community-acquired pneumonia. Clin Vaccine Immunol 2012; 19 (9): 1532–8.

55. H Salim OE, Hamid HK, Mekki SO, et al. Colorectal carcinoma associated with schistosomiasis: a possible causal relationship. World J Surg Oncol 2010; 8: 68.

56. Shacter E, Weitzman SA. Chronic inflammation and cancer. Oncology (Williston Park) 2002; 16 (2): 217–26.

57. Hasan A, Sadoh D, Palmer R, et al. The immune responses to human and microbial heat shock proteins in periodontal disease with and without coronary heart disease. Clin Exp Immunol 2005; 142 (3): 585–94.

58. Szczepanski MJ, Czystowska M, Zeromski J, et al. Triggering of Toll-like receptor 4 expressed on human head and neck squamous cell carcinoma promotes tumor development and protects the tumor from immune attack. Cancer Res 2009; 69 (7): 3105–13.

59. Yu L, Wang L, Chen S. Exogenous or endogenous Toll-like receptor ligands: which is the MVP in tumorigenesis? Cell Mol Life Sci 2012; 69 (6): 935–49.

60. Ilvesaro JM, Merrell MA, Swain TM, et al. Toll like re- ceptor-9 agonists stimulate prostate cancer invasion in vitro . Prostate 2007; 67 (7): 774–81.

61. Cherfils-Vicini J, Platonova S, Gillard M, et al. Triggering of TLR7 and TLR8 expressed by human lung cancer cells induces cell survival and chemoresistance. J Clin Invest 2010; 120 (4): 1285–97.

62. Zeromski J, Mozer-Lisewska I, Kaczmarek M. Significance of toll-like receptors expression in tumor growth and spreading: a short review. Cancer Microenviron 2008; 1 (1): 37–42.

63. Yang H, Zhou H, Feng P, et al. Reduced expression of Toll-like receptor 4 inhibits human breast cancer cells proliferation and inflammatory cytokines secretion. J Exp Clin Cancer Res 2010; 29 (1): 92.

64. Bilko D. Toll-like receptor expression in cell lines and primary tumour material. Наукові записки НаУКМА 2008; 80 : 15–7.

65. Petricevic B, Vrbanec D, Jakic-Razumovic J, et al. Expression of Toll-like receptor 4 and beta 1 integrin in breast cancer. Med Oncol 2012; 29 (2): 486–94.

66. Saint-Jean M, Knol AC, Nguyen JM, et al. TLR expression in human melanoma cells. Eur J Dermatol 2011; 21 (6): 899–905.

67. Núñez NG, Andreani V, Crespo MI, et al. IFNβ produced by TLR4-activated tumor cells is involved in improving the antitumoral immune response. Cancer Res 2012; 72 (3): 592–603.

68. Sheyhidin I, Nabi G, Hasim A, et al. Overexpression of TLR-3, TLR-4, TLR-7 and TLR-9 in esophageal squamous cell carcinoma. World J Gastroenterol 2011; 17 (32): 3745–51.

69. Kelly MG, Alvero AB, Chen R, et al. TLR-4 signaling promotes tumor growth and paclitaxel chemoresistance in ovarian cancer. Cancer Res 2006; 66 (7): 3859–68.

5. Гуморальные факторы врожденного иммунитета (белки системы комплемента, белки острой фазы, белки теплового шока, цитокины, антимикробные пептиды и др.)

6. Цитокиновая сеть. Классификация и функция цитокинов.

7. Эндоцитозные, сигнальные и растворимые рецепторы врожденного иммунитета.

8. Секреторные рецепторы врожденного иммунитета.

9. Система комплемента

10. Роль белков теплового шока и острой фазы.

11. Характеристика антимикробных пептидов и их продуцентов.

12. Интерфероны, природа. Способы получения и применения.

13. Роль и. И. Мечникова в формировании учения об иммуните­те. Неспецифические факторы защиты организма.

14. Клеточные факторы врожденного иммунитета (макрофаги, нейтрофилы, естесственные киллеры, дендритные клетки, тучные клетки, базофилы, nk и др.).

15. Фагоцитоз (стадии фагоцитоза, кислородный взрыв и др.)

16. Функции естественных киллеров.

17. Мембранные и цитозольные рецепторы врожденного иммунитета (tlr, nlr, rig). См. Ответ 7.

18. Классификация и характеристика дендритных клеток.

21. Антигены микробов и клеток человека (cd, mhc). Гаптены

22. Характеристика Th1, Th2, Th17 и Treg-лимфоцитов.

23. Иммунокомпетентные клетки; t- и в-лимфоциты, антигенпрезентирующие клетки.

25. Презентация антигена. Кооперация, основные принципы дифференцировки т- и в-лимфоцитов.

26. Формы иммуного ответа. Регуляция иммунного ответа.

27)Теории иммунитета. Генетика формирования т и в-клеточных рецепторов.

28) Иммунологическая толерантность,механизмы

29)Клеточный иммунный ответ (цитотоксический и воспалительный иммунный ответ, роль цитокинов, т-хелперов и макрофагов)

30)Гуморальный иммунный ответ (роль цитокинов, Th-2лимфоцитов и в-лимфоцитов).

31) Антитела. Классы, структура и функции иммуноглобулинов.

32) Антигенные свойства иммуноглобулинов, изотипы, аллотипы, идиотипы. Полные и неполные антитела.

33) Моноклональные антитела.Получение(гибридомная технология) и применение.

34) Генетика антителообразования.

35) Иммунологическая память. Первичный и вторичный ответ.

36) Мех-мы противоинфекционного (противобактериального и противовирусного) иммунитета

37) Мех-мы противогельминтного, противоопухолевого и трансплантационного иммунитета.

38)Гиперчувствительность немедленного типа. Мех-мы возникновения,клиническая значимость.

39) Анафилактический шок и сывороточная болезнь. Причины возникновения.Механизм.Их предупреждение.Аллергоспецифическая иммунотерапия.

40. Механизм гиперчувствительности замедленного типа. Клинико-диагностическое значение

44. Оценка иммунного статуса: основные показатели и методы их определения.

45. Механизмы развития аутоиммуных реакций.

46. Практическое использование серологических реакций.

47. Иммунологические реакции в диагностике инфекционных и неинфекционных заболеваний.

50. Реакция пассивной гемагглютинации. Компоненты. Применение.

51. Реакция коагглютинации. Механизм, компоненты. Применение.

53. Реакция преципитации

54. Реакции с использованием меченых антител или антигенов

55. Реакция связывания комплемента

56. Реакция нейтрализации

57. Реакция иммунофлюоресценции (риф,методКунса)

58. Иммуноферментный метод или анализ

59. Иммунная электронная микроскопия

60. Проточная цитометрия

61. Серологические реакции, используемые для диагнос­тики вирусных инфекций.

62. Диагностикумы. Получение, применение.

63. Моноклональные антитела. Получение, применение.

64 Методы приготовления и применения агглютинирую­щих, адсорбированных сывороток.

65 Вакцины

4.2.5.1. Иммунные сыворотки и иммуноглобулины

6. Цитокиновая сеть. Классификация и функция цитокинов.

Цитокины - группа растворимых клеточных пептидных медиаторов, продуцирующихся разными клетками организма и играющих важную роль в обеспечении физиологических процессов в норме и при патологии.

Свойства цитокинов:

полипептиды средней ММ (< 30 кД)

регулируют силу и продолжительность реакций иммунитета и воспаления

секретируются локально

действуют как паракринные и аутокринные факторы

свойство избыточности (одни и те же цитокины вырабатываются разными клетками)

взаимодействуют с высокоаффинными рецепторами к цитокинам на мембранах клеток

плейотропность (одни и теже цитокины действуют на различные клетки-мишени)

каскадность («цитокиновая сеть»)

синергизм, антагонизм

Классификация цитокинов:

Интерлейкины (ИЛ1-ИЛ18) – секреторные регуляторные белки иммунной системы, обеспечивающие медиаторные взаимодействия в иммунной системе и связь ее с другими системами организма.

Интерфероны (ИФНα,β,γ) – противовирусные агенты с выраженным иммунорегуляторным действием.

Факторы некроза опухолей (ФНОα,ФНОβ) – цитокины с цитотоксическим и регуляторным действием.

Факторы роста (ФРФ, ФРЭ, ТФР β) – регуляторы роста, дифференцировки и функциональной активности клеток.

Колониестимулирующие факторы (ГМ-КСФ, Г-КСФ, М-КСФ) – стимуляторы роста и дифференцировки гемопоэтических клеток.

Хемокины (RANTES, MCP-1, MIP-1a) – хемоаттрактанты для лейкоцитов.

Классификация цитокинов по биологической активности:

Цитокины – регуляторы воспалительных реакций:

провоспалительные цитокины (ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-8, ФНОα, ИФНγ, МИФ)

противовоспалительные (ТРФβ, ИЛ-10, ИЛ-4, ИЛ-13).

Цитокины – регуляторы клеточного антигенспецифического иммунного ответа (ИЛ-1, ИЛ-2, ИЛ-12, ИЛ-10, ИФНγ, ТРФβ).

Цитокины – регуляторы гуморального антигенспецифического иммунного ответа(ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-6, ИЛ-10, ИЛ-13, ИФНγ, ТРФβ).

7. Эндоцитозные, сигнальные и растворимые рецепторы врожденного иммунитета.

Особую роль в реакциях врожденного иммунитета играют паттернраспознающие рецепторы (PRR, особенно Toll-подобные рецепторы - TLR), распознающие компоненты микроорганизмов и эндогенные сигналы опасности, которые возникают в организме. В результате действия высокоэффективных механизмов врожденная иммунная система определяет потенциальные патогены, распознавая ЛПС, пептидогликаны, липопептиды, флагеллин и многие другие консервативные и неизменяющиеся структурные молекулы.

В этом отношении врожденную иммунную систему рассматривают как первую линию защиты против патогенных микроорганизмов у млекопитающих. Одна из целей врожденного иммунитета сводится к раннему установлению различий между патогенами и непатогенами, что особенно важно в пограничных тканях (слизистые оболочки пищеварительного тракта и дыхательных путей, кожа и т.д

Рецепторы опознавания паттерна классифицируют по специфичности к лиганду, функции, локализации и по происхождению в эволюции. По функции они делятся на два класса: сигнальные и эндоцитозные.

Сигнальные рецепторы опознавания паттерна включают, например, толл-подобные рецепторы.

Эндоцитозные рецепторы опознавания паттерна , например, маннозные рецепторы макрофагов, необходимы для прикрепления, поглощения и процессирования микроорганизмов фагоцитами независимо от внутриклеточной передачи регуляторного сигнала. Кроме патогенов они опознают также апоптозные клетки.

Мембранные рецепторы опознавания паттерна

Рецепторы-киназы

Впервые рецепторы опознавания паттерна были открыты у растений . Позже множество гомологичных рецепторов было обнаружено при анализе геномов растений (у риса 370, у Arabidopsis - 47). В отличие от рецепторов опознавания паттерна у животных, которые связывают внутриклеточные протеинкиназы с помощью адапторных белков, растительные рецепторы представляют собой один белок, состоящий из нескольких доменов, внеклеточного, опознающего патоген, внутриклеточного, обладающего киназной активностью, и трансмембранного, связывающего первые два.

Толл-подобные рецепторы

Этот класс рецепторов опознает патогены вне клеток или в эндосомах . Они были впервые обнаружены у дрозофилы и индуцируют синтез и секрецию цитокинов, необходимых для активации иммунного ответа. В настоящее время толл-подобные рецепторы обнаружены у многих видов. У животных их насчитывают 11 (TLR1-TLR11). Взаимодействие толл-подобных рецепторов с лигандами приводит к индукции сигнальных путей NF-kB и МАР-киназы, которые, в свою очередь, индуцируют синтез и секрецию цитокинов и молекул, стимулирующих презентацию антигена .

Цитоплазматические рецепторы опознавания паттерна

Nod-подобные рецепторы

Nod-подобные рецепторы - это цитоплазматические белки с различными функциями. У млекопитающих их найдено около 20, и большинство из них подразделяют на два главных подсемейства: NOD и NALP. Кроме того, к этому семейству рецепторов относят трансактиватор главного комплекса гистосовместимости класса II и некоторые другие молекулы. Опознавая патоген внутри клетки, рецепторы олигомеризуются и образуют инфламмасому, активирующую ферменты протеолитической активации цитокинов, например, интерлейкина 1 бета. Рецепторы активируют также сигнальный путь NF-kB и синтез цитокинов .

Известны два главных представителя: NOD1 и NOD2. Связывают два разных бактериальных пептидогликана .

Известно 14 белков (NALP1 - NALP14), которые активируются бактериальными пептидогликанами, ДНК, двухцепочечной РНК, парамиксовирусом и мочевой кислотой. Мутации некоторых из NALPS являются причиной наследственных аутоиммунных заболеваний.

Другие Nod-подобные рецепторы

Такие молекулы, как IPAF и NAIP5/Birc1e также индуцируют протеолитическую активацию цитокинов в ответ на появление сальмонеллы и легионеллы.

РНК хеликазы

Индуцируют антивирусный иммунный ответ после активации вирусной РНК. У млекопитающих это три молекулы: RIG-I, MDA5 и LGP2.

Секретируемые рецепторы опознавания паттерна

Многие рецепторы опознавания паттерна, например, рецепторы комплемента, коллектины и пентраксины, к которым, в частности, относится C-реактивный белок, не остаются в синтезирующей их клетке и попадают в сыворотку крови . Одним из важнейших коллектинов является лектин, связывающий маннозу; он опознает широкий спектр патогенов, в состав клеточной стенки которых входит манноза, и индуцирует лектиновый путь активации системы комплемента .

Выживание животных в среде, изобилующей потенциально патогенными для них микроорганизмами, возможно при условии наличия у них совокупности механизмов немедленного распознавания и элиминации микробов, формирующих эволюционно древнюю форму иммунитета, именуемого врожденным (примордиальным, конституциональным, естественным).

Важную роль в становлении врожденного иммунитета играет система детекции (рекогниции, распознавания) чужеродных молекул и их носителей. Значимым достижением последнего десятилетия в этой области исследований являются данные о природе и характере взаимодействия с патогенассоциированными молекулярными паттернами группы рецепторов, известных как Толл-рецепторы (Toll receptors) у Drosophila melanogaster и Толл-подобные рецепторы (Toll-like receptors) у человека и мыши. Подобное экзотическое название рассматриваемой группе рецепторов дала известная немецкая исследовательница, лауреат Нобелевской премии по физиологии или медицине за 1996 г. Нюслен-Волхард. «Toll» переводится с немецкого как «невероятно» или «умопомрачительно». Именно так отреагировала Нюслен-Волхард на картину аномального эмбрионального развития Drosophila melanogaster, которую ей продемонстрировали сотрудники лаборатории. Этой группой исследователей анализировалась экспрессия набора генов в эмбриогенезе и их значимость в закладке органов и тканей насекомого (Anderson, 2000). Они широко использовали в своей работе методы молекулярной биологии по включению и выключению генов, имеющих отношение к морфогенезу. Ими было, в частности, выявлено критическое значение в закладке дорсовентральной оси тела дрозофилы рецепторов, которые и получили наименование «Толл-рецепторов». Уже другой группой ученых было установлено, что столь значимые для морфогенеза в эмбриональный период рецепторы у взрослых насекомых (имаго) имеют прямое отношение к формированию рекогносцировочных механизмов врожденного иммунитета (Lemaitre et al., 1996). Как выяснилось далее, взаимодействие компонентов микробных оболочек (липополисахариды, пептидогликаны, липотейхоевые кислоты, глипротеиды микобактерий, маннаны низших грибов) с клетками-носителями Толл-рецепторов инициирует в них процессы синтеза антимикробных пептидов и белков, которые участвуют в киллинге бактерий и низших грибов (Hoffmann et al., 1999). При этом одни рецепторы реагируют на липополисахариды, другие - на компоненты клеточной стенки низших грибов, третьи - на пептидогликаны и т. д. Подобная избирательность реагирования на лиганды патогенов (патогенассоциированных молекулярных паттернов - по: Janeway, 1992) рецепторов иммунных клеток организма определяет прицельность и эффективность иммунного реагирования животных на инфекцию. В последние годы выявлены Толл-подобные рецепторы, участвующие в дискриминации ДНК бактериального и животного происхождения, основанной на детекции степени метилирования цитозина в CpG-napax, которая почти на порядок выше в ДНК эукариот (Aderem, Hume, 2000). Рассматриваемое семейство рецепторов дополняет группу рецепторов, связанных с лектинами и формилметиониловыми пептидами, которые в совокупности обеспечивают эффективное распознавание «не- своего» как у беспозвоночных, так и позвоночных животных системой врожденного иммунитета (табл. 1).

Группа Толл-подобных рецепторов у млекопитающих (человек, мышь) представлена как на поверхности (ТПР2, ТПР4, ТПР5, ТПР6), так и в вакуолярном аппарате (ТПР2, ТПР7, ТПР8, ТПР9) клеток, имеющих отношение к защитным реакциям организма. Толл-подобные рецепторы у позвоночных экспрессируются на клетках мононуклеарной фагоцитирующей системы, дендритных клетках, нейтрофилах, базофилах и тучных клетках, эозинофилах, NK-клетках и эпителиоцитах (Janeway, Medzhitov, 2002), а у насекомых - на клетках жирового тела (функциональный аналог печени позвоночных) и амебоцитах (Hoffmann et al., 2003).

Гены и соответствующие им белки, принадлежащие к семейству Толл-подобных рецепторов, были выявлены и в клетках человека (Medzhitov et al., 1997). В настоящее время известно десять изоформ ТПР у человека и 12 у мыши (Rock et al., 1998; Beutler, 2004). Для многих из них установлены лиганды, а также молекулярные компоненты путей сигнальной трансдукции, приводящих к активации транскрипционных факторов, которые ответственны за регуляцию того или иного набора генов иммунного ответа у животных. У человека и мыши описано четыре адапторных белка, взаимодействующих с TIR-доменами ТПР: MyD88- myeloid differentiation factor 88; MAL/TIRAP- MyD88-adaptor-like/ TIR-associated protein; TR1F - Toll-receptor-associated activator of interferon и TRAM-Toll-receptor-associated molecule. Эти адап- торные белки обеспечивают проведение сигналов с ТПР, 1L1R, IL18R, благодаря гомофильному взаимодействию с TIR-доменами рецепторов, с одной стороны, и доменами смерти серин-тре- ониновых протеинкиназ (IRAK, ТВК1)- с другой (рис. 6, 7). Благодаря этим белкам формируются межбелковые контакты в проксимальных частях путей сигнальной трансдукции, которые завершаются активацией соответствующих транскрипционных факторов (NFkB, IRF3), транслоцирующихся из цитоплазмы в ядро и взаимодействующих со специфическими сайтами в области промоторов и энхансеров генов иммунного ответа.

Клетки иммунной системы человека экспрессируют в различных сочетаниях до десяти разнообразных Толл-подобных рецепторов, каждый из которых участвует в распознавании одного или группы патогенассоциированных молекулярных паттернов. Наибольшее внимание исследователей до настоящего времени было привлечено к ТПР2 и ТПР4. Последний рецептор имеет прямое отношение к распознаванию липополисахарида (эндотоксина) грамотрицательных бактерий, поскольку генетический нокаут его гена (lps) приводит к потере «чувствительности» организма к этому соединению (Poltorak et al., 1998). Мыши с выключенным геном lps резистентны к септическому шоку, вызываемому липополисахаридами, но чувствительны к инфекции грамотрицательной этиологии.

ТПР2 ответственен за распознавание липопротеидов микобактериального происхождения (Brightbill et al., 1999; Aliprantis et al., 1999). Этот же рецептор в кооперации с ТПР6 распознает пептидогликаны бактериальных стенок (Ozinsky et al., 2000). Другая система детекции чужеродных молекул опосредована ТПР9 (Hemmi et al., 2000). С этим рецептором связана способность распознавать неметилированные остатки цитозина в CpG- парах ДНК микробного и вирусного происхождения (Aderem, Hume, 2000; Aderem, Ulevith, 2000).

Первые рецепторы рассматриваемого семейства были выявлены у дрозофил в ходе анализа путей сигнальной трансдукции, контролирующих формирование дорсовентральной оси эмбриона плодовой мушки (Anderson et al., 1985; Hashimoto et al., 1988). Толл-гены ответственны за синтез трансмембранных белков с большим внеклеточным доменом, включающим множественные повторы, обогащенные аминокислотой лейцином (рис. 7). В эмбриогенезе рассматриваемые белки участвуют в межклеточных взаимодействиях, ответственных за морфогенетические процессы, а у взрослой мухи-имаго они опосредуют индуцибельные

реакции иммунной системы насекомого (Lemaitre et al., 1996). Белки, гомологичные Толл-рецепторам плодовой мушки, были вскоре обнаружены у человека (Medzhitov et al., 1997) и мыши (Poltorak et al., 1998). В силу структурной гомологии между белками млекопитающих и белками Толл-рецепторов плодовой мушки первые назвали Толл-подобными рецепторами. Функционально эти.белки оказались связанными с рецепцией патогенассоцииро- ванных молекулярных паттернов клетками иммунной системы млекопитающих. В настоящее время у человека выявлено десять изоформ Толл-подобных рецепторов, каждый из которых самостоятельно или в сочетании с другими осуществляет избирательную детекцию какого-то одного или группы молекулярных паттернов. Как рассматривалось в предыдущем разделе, Толл-подобный рецептор 4 оказался ответственен за связывание с липидом А липополисахаридов грамотрицательных бактерий. Причем это ли-

гирование осуществляется внеклеточным лейцинобогащенным доменом рецептора совместно с надмолекулярным комплексом липополисахаридсвязывающий белок/CD 14/MD-2 белок (рис. 6, 7). Формирование многокомпонентного комплекса обеспечивает оптимальное связывание эндотоксина с ТПР4 и запуск пути сигнальной трансдукции, приводящего к активации транскрипционного фактора NFkB (Belvin, Anderson, 1996). Последний связывается со специфическими сайтами промоторов и энхансеров более чем 150 генов, ответственных за синтез белков и пептидов, вовлеченных в той или иной степени в иммунный ответ организма на инфекцию (Ghosh et al., 1998; Zhang, Ghosh, 2001). Путь сигнальной трансдукции, инициируемый связыванием лиганда с ТПР4, отображен на рис. 6 и 7. На этой же схеме отражен один из путей активации гомологичных по структуре NFkB фактору транскрипционных факторов дрозофилы (Dif/Relish), участвующих в иммунном реагировании насекомого на патогены грибковой и бактериальной этиологии. Поражает удивительное сходство ряда ключевых компонентов сравниваемых путей сигнальной трансдукции у животных, разделенных в эволюции несколькими сотнями миллионов лет (Hoffmann et al., 1999).

Среди соединений, синтез которых на генетическом уровне активируется транскрипционным белком NFkB, представлены цитокины: ИЛ-1, ИЛ-2, ИЛ-6, ИЛ-12, ФНОа, ЛТа, ЛТр, GM-CSF, ИЛ-8; адгезионные факторы ICAM, VCAM, ELAM; костимуля- торные молекулы CD40, CD80 и CD86; дефенсины, продуцируемые эпителиями (ТАР, hpD2, mPD2). Многие из этих белков и пептидов в той или иной степени участвуют не только в реализации иммунного ответа врожденного типа, но и регулируют ряд реакций приобретенного иммунитета у позвоночных (Janeway, 1992; Fearon, Locksley, 1996). Отдельные стороны взаимодействия механизмов врожденного и приобретенного иммунитета будут рассмотрены в гл. 4.

Отличительной особенностью системы врожденного иммунитета является ее способность распознавать широкий спектр микроорганизмов, используя для этого ограниченный репертуар рецепторов. Структура некоторых из них отличается удивительным постоянством (инвариантностью) на протяжении сотен миллионов лет эволюции животных. Наиболее показательным примером консерватизма структуры некоторых рецепторов врожденного иммунитета являются Толл-рецепторы плодовой мушки Drosophila melanogaster (Hoffmann et al., 1999; Lemaitre, 2004) и гомологичные им Толл-подобные рецепторы человека и мыши (Akira, Hemmi, 2003). Объяснение установленному структурному сходству рецепторов лежит, по-видимому, в том, что их лиганды являются также мало изменяющимися в эволюции структурными компонентами микроорганизмов, получивших название патоге- «ассоциированных молекулярных паттернов (ПАМП) (Janeway, 1989, 1992, 2002). По химической природе ПАМП относятся к липидам (липид А грамотрицательных бактерий), углеводам (маннаны, терминально локализованные остатки D-маннозы, L-фукозы, D-N-ацетилглюкозамина, D-глюкозы), пептидам (фор- милметиониловые пептиды инициальной последовательности синтезируемых белков бактерий, флагеллин жгутиков бактерий), ДНК (неметилированные по цитозину тандемы CpG ДНК бактерий и вирусов), РНК (двуспиральные и односпиральные РНК вирусов), гетеросоединениям (пептидогликаны, липотейхоевые соединения, липоарабиноманнан, липопротеиды). Для большинства из этих соединений характерно их присутствие преимущественно в мире микробов, а потому на их детекции в эволюции выстроилась комплексная система рецепторов врожденного иммунитета так называемых паттернраспознающих рецепторов (молекул) - ПРР(М) (Janeway, 1989). Паттернраспознающие рецепторы самостоятельно либо в кооперации друг с другом и системой комплемента однозначно дискриминируют (различают) патогенное (инфекционное) «несвое» от неинфекционного «своего». Благодаря этому далее развертываются эффекторные механизмы иммунитета (фагоцитоз, активация системы комплемента, синтез цитокинов и антибиотических пептидов и др.), сфокусированные на носителе ПАМП и приводящие к элиминации патогенов и их молекул. Между изоформами Толл-рецепторов насекомых и Толл-подобных рецепторов млекопитающих существует специализация по преимущественному связыванию или реагированию на тот или иной патогенассоциированный молекулярный паттерн. Уже у дрозофилы Толл-рецептор (ТР) реагирует на инфицирование грибками (Lemaitre et al., 1996), а гомологичный ему 18 Weeler рецептор - на бактериальную инфекцию (Imler, Hoffmann, 2000).

Представители этого суперсемейства рецепторов у человека были открыты в лаборатории Ч. Джэнуэя в 1997 г. (Medzhitov et al., 1997), а в лаборатории Б. Бьютлера был впервые изучен ТПР4 мыши, ответственный за реагирование клеток иммунной системы на эндотоксины (Poltorak et al., 1998; Quershi et al., 1999). Установлено, что каждая изоформа Толл-подобных рецепторов мыши и человека ответственна за детектирование какого-то одного типа или группы структурно сходных лигандов. За детекцию пептидогликанов оказались ответственны ТПР2 (Takeuchi et al., 1999) в кооперации с ТПР6 (Ozinsky et al., 2000). Флагеллин - белок жгутиков бактерий выявляется ТПР5 (Hayashi et al., 2001), а бактериальная ДНК - ТПР9 (Hemmi et al., 2000), ТПР4 лигирует непосредственно липополисахариды, а ТПРЗ детектирует двуспиральную РНК вирусов (Alexopoulou et al., 2001). Спектр ПАМП для ТПР2, по-видимому, более разнообразен: пептидо- гликаны и липопротеины бактерий, липоарабиноманнаны микобактерий, маннаны дрожжей. Есть сведения в пользу того, что предпочтение к тому или иному из лигандов формируется в ходе ассоциации ТПР2 с другими ТПР. Это доказано в случае детекции пептидогликанов связкой рецепторов ТПР2 и ТПР6 (Schwander et al., 1999; Iyshimura et al., 1999). В настоящее время доказано, что гетерологичная (как в случае ТПР2 и ТПР6) или гомологичная (в случае ТПРЗ, ТПР4, ТПР9 и др.) димеризация Толл-подобных рецепторов является необходимым условием инициации пути сигнальной трансдукции в результате связывания патогенассоци- ированных молекулярных паттернов (Beutler, 2004). У человека и мыши липополисахариды взаимодействуют с Толл-подобными рецепторами непосредственно, будучи локированными к ним в форме двойного (JiriC/CD14) или тройного (ЛПС/ЛСБ/СБМ) комплекса (Beutler, 2004). Следует обратить внимание, что в случае ТПР4 возможны как минимум два пути сигнальной трансдукции, приводящие к активации различных факторов инициации транскрипции и, как следствие, к несколько различающимся спектрам синтезируемых цитокинов (рис. 8). Основной путь, рассмотренный нами ранее в связи с активацией транскрипционного фактора NFkB, в своей проксимальной внутриклеточной части сопряжен с гетеродимерным комплексом, состоящим из белков MyD88 и MAL/TIRAP. Параллельный ему путь сигнальной трансдукции, инициируемый также связыванием липополисахаридов с ТПР4, в качестве инициального внутриклеточного звена включает гетеродимерный комплекс TRAM/TRIF, который, мобилизуя киназу ТВК1 (TANK-binding kinase 1), создает условия для фосфорилирования и переноса в ядро транскрипционного белка IRF3 (interferon regulatory factor 3). Последний может активироваться также в результате развертывания пути сигнальной трансдукции, который начинает с ТПРЗ, ответственного за детектирование двуспиральных РНК вирусов или их молекулярных имитаторов (полиинозин/цитозин). В ядре фосфорилированный IRF3 связывается с регуляторными сайтами ряда генов (IFN-a, IFN-P, RANTES, IP-10), инициируя их транскрипцию, завершающуюся синтезом цитокинов, которые необходимы в формировании защитных реакций организма.

Вопрос о том, являются ли флагеллин и ДНК бактерий непосредственными лигандами для Толл-подобных рецепторов млекопитающих или они инициируют пути сигнальной трансдукции опосредованно, как это имеет место в случае Толл-рецепто- ра у дрозофилы, остается открытым до настоящего времени. Как однозначно установлено, молекулы микробного происхождения (ПАМП) не являются непосредственными лигандами Толл-ре- цепторов у насекомых. Компоненты грамположительных бактерий избирательно связываются циркулирующим в гемолимфе