Artyku³ przegl¹dowy Review
Zara¿enia paso¿ytami stanowi¹ powa¿ny problem na ca³ym wiecie, gdy¿ s¹ przyczyn¹ uci¹¿liwych i trud-nych do wyleczenia chorób, zarówno ludzi, jak i zwie-rz¹t, czêsto s¹ tak¿e przyczyn¹ mierci. Nadal brak jest szczepionek przeciwko zara¿eniom tymi paso¿ytami, a rozwijaj¹ca siê ich lekoopornoæ jest narastaj¹cym problemem. W walkê z paso¿ytami zaanga¿owany jest uk³ad odpornociowy (UO) makroorganizmów, który ju¿ we wczesnych etapach inwazji paso¿ytów szybko wykrywa je i reaguje, m.in. dziêki niedawno odkry-tym znacznikom odpornoci naturalnej, jakimi s¹ re-ceptory Toll-podobne (TLR) (13, 18, 26, 35, 36).
TLR to wa¿na grupa znaczników, dla których zi-dentyfikowano ligandy na paso¿ytach i zarazkach oraz opisano cie¿ki sygnalne w komórkach UO zale¿ne od tych receptorów (13, 18, 26, 35, 36). S¹ one kla-sycznym przyk³adem znaczników rozpoznaj¹cych pa-togeny PRR (patogen recognition receptors), dla któ-rych ligandami s¹ struktury egzogenne, pochodz¹ce z zarazków oraz endogenne, pochodz¹ce od komórek gospodarza, a które s¹ okrelane jako wzorce moleku-larne patogenów PAMP (pathogen associated mole-cular patterns) (13, 18, 26, 36). TLR, ³¹cz¹c siê z ró¿-nymi ligandami, indukuj¹ syntezê wielu cytokin pro-zapalnych, wp³ywaj¹c na odpornoæ wrodzon¹, choæ tak¿e na nabyt¹ (13, 18, 26, 36). Dotychczas zosta³o opisanych 13 znaczników TLR, które poprzez ich zdol-noæ do ³¹czenia siê z PAMP-ami silnie aktywizuje UO w makroorganizmie. Ze wzglêdu na powinowac-two do specyficznych ligand, dziesiêæ z nich zosta³o zgrupowanych w 5 podrodzinach, to jest: TLR2, TLR3, TLR4, TLR5 i TLR9 (13). Analiza budowy recepto-rów TLR, wykaza³a ich wysokie podobieñstwo
wzglê-dem siebie, aczkolwiek rola, jak¹ ka¿dy z nich pe³ni w UO, jest ró¿na (13, 26, 36). TLR-y to cz¹steczki glikoproteinowe, nale¿¹ce do grupy receptorów trans-membranowych wystêpuj¹cych na b³onach (g³ównie TLR 2, 4, 5) i w cytoplazmie (g³ównie TLR 3, 7, 8, 9) (13, 26, 36). Tworzy je czêæ zewn¹trzkomórkowa, któr¹ warunkuj¹ domeny z powtórzeniami bogatymi w leucynê LRR (Leucin Rich Repeats), rozpozna-j¹c¹ patogeny (pierwotniaki) oraz czêæ pozab³onowa i odcinek wewn¹trzcytoplazmatyczny z domen¹ TIR (13, 26, 36). Receptory TLR mog¹ dzia³aæ jako poje-dyncze cz¹steczki, jak te¿ mog¹ tworzyæ postacie ho-modimeryczne (para identycznych cz¹steczek TLR) lub heterodimeryczne (dwie ró¿ne cz¹steczki TLR) i takie ich wystêpowanie rozszerza zakres rozpozna-wanych przez nie PAMP (13, 26, 36).
Receptory TLR w organizmach ssaków wystêpuj¹ na powierzchni komórek UO, komórkach nab³onko-wych przewodu pokarmowego i oddechowego, ród-b³onku naczyñ, w tym naczyñ krwiononych skóry, adipocytach, kardiomiocytach, fibroblastach oraz ko-mórkach ledziony, nerek, grasicy, p³uc i mikrogleju (13, 26, 36). Rozlokowane w ten sposób, maj¹ du¿¹ mo¿liwoæ wychwytywania i ³¹czenia siê z PAMP patogenów, dostaj¹cych siê do makroorganizmu, co umo¿liwia powstawanie reakcji prowadz¹cej do mobilizacji i aktywacji systemu odpornociowego (13, 26, 36).
Rola receptorów TLR w zara¿eniach pierwotniakami Wykazano, ¿e znaczniki TLR odgrywaj¹ wa¿n¹ funkcjê w reakcjach makroorganizmu na zara¿enia paso¿ytami, w tym g³ównie w rozpoznawaniu ich
po-Receptory TLR w zara¿eniach pierwotniakami
JOANNA LIWA, PAULINA NIEDWIEDZKA,BEATA TOKARZ-DEPTU£A, WIES£AW DEPTU£A
Katedra Mikrobiologii i Immunologii Wydzia³u Nauk Przyrodniczych US, ul. Felczaka 3c, 71-412 Szczecin
liwa J., Niedwiedzka P., Tokarz-Deptu³a B., Deptu³a W.
Toll-like receptors in protozoan infection
Summary
Parasite diseases constitute a tremendous danger for human life all over the world, hence there is an urgent need for the recognition of the defense mechanisms of our body against these protozoan pathogens. The aim of this review has been to present the role of Toll-like receptors (TLRs) as constituents of innate immunity engaged in the fight against parasites, mainly protozoan, that are the cause of illness among people and animals. This review also shows the means by which the protozoan can control the immunological response to extend their survival inside the host.
przez system odpornociowy i w wielu przypadkach bior¹ udzia³ w patogenezie tych zara¿eñ (13, 18, 36). Pierwotniaki, podobnie jak cz¹steczki wirusów lub bakterii, maj¹ tak¿e specjalne struktury wzmacniaj¹ce odpowied, czyli PAMP (18). W porównaniu z bakte-ryjnymi czy wirusowymi, PAMP-y pierwotniacze s¹ obecnie jeszcze we wczesnej fazie badania (18).
Do tej pory wykazano, ¿e g³ównym ligandem re-ceptorów TLR aktywuj¹cych UO po zara¿eniu makro-organizmu pierwotniakami jest glikofosfatydyloinozy-tol (GPI), wystêpuj¹cy licznie w b³onach paso¿ytów (9, 18). Opisano, ¿e GPI b¹d jego fragmenty, pocho-dz¹ce od Leishmania major, Trypanosoma (T) brucei, T. cruzi, Plasmodium falciparum czy Toxoplasma gon-dii, aktywuj¹ komórki UO zarówno pochodzenia lim-foidalnego, jak i mieloidalnego (8, 11, 12, 25, 28, 33). Dla stadium trypomastigota T. cruzi, pochodz¹cych z ssaczych komórek, prozapalna aktywnoæ kotwic GPI zale¿y od ultrastruktury ich samych. S¹ one kowalen-cyjnie po³¹czone z glikoproteinami mucynopodobny-mi (GPI mucin) i wystêpuj¹ na powierzchni paso¿yta (8, 18). Wykazano, ¿e nienasycony, t³uszczowy rod-nik acylowy i elementy wra¿liwe na nadjodek z kot-wic GPI, pochodz¹ce od T. cruzi, potrzebne s¹, miê-dzy innymi, do wyzwolenia produkcji cytokin przez makrofagi (8, 18). Dowiedziono, ¿e GPI oczyszczone z mucynopodobnych glikoprotein (tGPI-mucyna) uzys-kane ze stadium trypomastigota T. cruzi (tGPI), od-grywaj¹, poza syntez¹ cytokin, tak¿e istotn¹ rolê w po-budzaniu innych funkcji makrofagów, choæ wykazano te¿, ¿e ich silna prozapalna aktywnoæ jest zale¿na od ich ultrastruktury (9, 18). Stwierdzono, ¿e komórki li-nii makrofagowej, zara¿one trypomastigotami T. cru-zi, produkuj¹ IL-12, która jest odpowiedzialna za ini-cjacjê syntezy IFN-ã przez komórki NK (17, 18). Do-wiedziono te¿, ¿e ten IFN-ã to najwa¿niejsza cytokina w mechanizmach stymuluj¹cych dzia³anie efektorowe UO, w³¹czaj¹c w to syntezê RNI (reactive nitrogen intermediates) elementu zasadniczego w kontrolo-waniu replikacji tych paso¿ytów w czasie ostrej para-zytozy (17). Zarejestrowano, ¿e cz¹steczki paso¿yta T. cruzi, równie¿ dziêki indukcji syntezy TNF-á, do-starczaj¹ drugiego sygna³u do optymalnej produkcji RNI przez makrofagi bogate tak¿e w IFN-á (17). Stwierdzono nadto, ¿e ta pocz¹tkowa indukcja pro-zapalnych cytokin skutkuje rozwojem i aktywacj¹ ko-mórek Th1, które to elementy warunkuj¹ nabyt¹ odpo-wied immunologiczn¹, w której poredniczy IFN-ã, limfocyty T CD8+ oraz przeciwcia³a podstawowy
element warunkuj¹cy rozwój paso¿ytów w chronicz-nej fazie zara¿enia (17). Dowiedziono, ¿e GPI otrzy-mane z T. cruzi wyzwalaj¹ g³ównie poprzez TLR2 fos-forylacjê kinazy MAPK (mitogen-activated protein kinase) oraz czynnika IêB (inhibitor of nuclear factor--êB), a tak¿e aktywuj¹ j¹drowy czynnik transkrypcyj-ny NF-êB (nuclear factor-êB) (18). Zarejestrowano tak¿e, ¿e TLR2 bior¹c udzia³ w zara¿eniach T. cruzi, wywo³uje hipertrofiê kardiomiocytów i komórek
ota-czaj¹cych zale¿n¹ od IL-1â, choæ stan ten jest aktywi-zowany równie¿ poprzez NF-êB, który to czynnik wp³ywa na rozpoczêcie syntezy IL-1â (30). Trzeba dodaæ równie¿, ¿e zale¿na od TLR2 kaskada sygnal-na mo¿e byæ zainicjowasygnal-na w momencie, gdy ligandy T. cruzi, znajduj¹ce siê na powierzchni lub wydziela-ne przez infekcyjwydziela-ne trypomastigoty, wi¹¿¹ siê z hete-rodimerem TLR2-6 wystêpuj¹cych na powierzchni kardiomiocytów (30). Takie zdarzenie wyzwala tak¿e aktywacjê NF-êB, co prowadzi do indukcji syntezy prozapalnych cytokin, w tym IL-1â, która to interleu-kina aktywuje program odpowiedzi hipertroficznej w komórkach zainfekowanych i komórkach otaczaj¹-cych (30). Udowodniono, ¿e w rozpoznaniu GPI wy-magana jest obecnoæ CD14 bia³ka, które rozpoz-naje bakteryjny LPS za pomoc¹ TLR4. W badaniach prowadzonych nad zdolnoci¹ paso¿ytów T. cruzi do pobudzania TLR2 i TLR4 zarejestrowano, ¿e ró¿ne kotwice GPI, a tak¿e, bêd¹ce kolejnym ligandem gli-koinozytofosfolipidy (GIPL), otrzymane ze stadiów trypomastigoty i epimastigoty tego paso¿yta, wykazu-j¹ ró¿norodny potencja³ w aktywowaniu zale¿nej od NF-êB ekspresji w komórkach CHO (Chinese Ham-ster Ovary cells) (9). Dowiedziono, ¿e sam GIPL ini-cjuje rozpoznanie paso¿ytów T. cruzi przez wrodzone elementy uk³adu odpornociowego gospodarza (9). Za-rejestrowano, ¿e podczas gdy kotwice GPI wywo³uj¹ syntezê pozapalnych cytokin oraz syntezê NO przez makrofagi, GIPL i lipofosfoglikany (LPG) znajduj¹ce siê tak¿e na powierzchni b³ony pierwotniaków, mog¹ t³umiæ odpowied gospodarza na zara¿enia, zw³asz-cza wówzw³asz-czas, kiedy wystêpuje ich wysoka koncentra-cja (9), tym bardziej, ¿e pojawiaj¹ce siê GIPL na po-wierzchni b³ony paso¿ytów, zarówno jako GPI kotwi-ce dla glikoprotein i polisacharydów lub jako wolne GIPL, zawieraj¹ identyczn¹ strukturê rdzenia GPI (29). Badaj¹c ró¿ne sekwencje oligosacharydowe i struktu-ry lipidowe wiêkszoci GIPL, wyodrêbnionych z ró¿-nych szczepów T. cruzi, stwierdzono jednoczenie ich heterogennoæ zarówno miêdzy ró¿nymi szczepami paso¿ytów, jak i wewn¹trz pojedynczego szczepu (29). W badaniach tych (29) potwierdzono prozapalne w³a-ciwoci GIPL, który jest rozpoznawany dziêki TLR4. Na myszach udowodniono, ¿e brak TLR4 czy MyD88 powoduje u tych zwierz¹t wiêksz¹ podatnoæ na in-fekcje T. cruzi oraz zwiêkszon¹ ich miertelnoæ (30). Stwierdzono równie¿, ¿e u myszy pozbawionych TLR2 dochodzi do zahamowania syntezy cytokin prozapal-nych w makrofagach, jednak proces ten nie zmienia przebiegu tej parazytemii i nie wp³ywa na wskanik miertelnoci u zara¿onych zwierz¹t (30).
Obraz aktywacji UO opisany w przypadku T. cruzi, jest tak¿e obserwowany w zara¿eniach Leishmania spp., który to paso¿yt równie¿ posiada cz¹steczki zwi¹-zane z GPI, wyzwalaj¹ce aktywacje TLR. W tym przy-padku stwierdzono na powierzchni stadium infekcyj-nego promastigoty, obecnoæ lipofosfoglikanów (LPG) (4). Wykazano (4, 11), ¿e wyodrêbnione LPG z
Leish-mania major stymuluj¹ mysie makrofagi i ludzkie ko-mórki NK dziêki receptorom TLR2, jak te¿ dowiedzio-no, ¿e w tej odpowiedzi immunologicznej oraz kon-trolowaniu rozwoju tego paso¿yta bierze tak¿e udzia³ receptor TLR4 (23). Podobnie w przypadku Leishma-nia donovani, wykazano, ¿e paso¿yt ten aktywuje makrofagi poprzez receptory TLR2. Udowodniono (23), ¿e myszy maj¹ce mutacje w genie tlr4 (TLR 0/0)
nie by³y w stanie zapobiec schorzeniom skórnym wy-stêpuj¹cym w przebiegu leiszmaniozy ani ograniczyæ rozwoju tego paso¿yta. Zauwa¿ono, ¿e rozprzestrze-nienie siê tych paso¿ytów i ich zwiêkszona prze¿y-walnoæ w komórkach gospodarza koreluj¹ ze zwiêk-szon¹ aktywnoci¹ arginazy enzymu, który przyspie-sza ich rozwój (23). Korelacja pomiêdzy wewn¹trz-komórkowym rozwojem tych paso¿ytów a indukcj¹ arginazy zosta³a tak¿e zaobserwowana, kiedy porów-nywano in vitro alternatywnie infekowane makrofa-gi ze szczepów myszy wyzdrowia³ych i chorych (23). W dowiadczeniu tym zaobserwowano, ¿e rozwój pa-so¿ytów oraz poziom arginazy by³y znacz¹co wy¿sze w makrofagach pozyskanych od myszy wra¿liwych (BALB/c) ni¿ w makrofagach pozyskanych od myszy opornych (C57BL/6) (23), st¹d przyjêto, ¿e sygnaliza-cja TLR4 pomaga makrofagom bardziej efektywnie zabijaæ L. major i wydajniej kontrolowaæ aktywnoæ arginazy, a efekt ten mo¿na przypisaæ stanowi równo-wagi pomiêdzy odpowiedzi¹ komórek Th1 i Th2, po-niewa¿, dziêki receptorom TLR, indukcja odpowiedzi komórek Th1 jest zwi¹zana z sygnalizacj¹ TLR, za odpowied limfocytów Th2 z brakiem takiej sygna-lizacji (23). Nadmieniæ trzeba, ¿e receptor TLR4 nie tylko oddzia³ywuje wzajemnie z PAMP tych paso¿y-tów, ale tak¿e rozpoznaje endogenne ligandy, takie jak ich bia³ka szoku termicznego (HSP) oraz sk³adniki zewn¹trzkomórkowego matrix (23). Dlatego trudno obecnie okreliæ, czy aktywacja TLR4 po zara¿eniu L. major nastêpuje wskutek rozpoznania PAMP paso-¿yta czy wskutek wzajemnego oddzia³ywania endo-gennych ligandów (23).
Rolê receptorów TLR2 i TLR4 wykazano tak¿e w zara¿eniach pierwotniakami z grupy Apicomplexa, które aktywuj¹ UO poprzez GPI (28, 22). Opisano ¿e, merozoity Plasmodium falciparum, poprzez cz¹stecz-ki GPI silnie indukuj¹ syntezê TNF dziêcz¹stecz-ki ich interak-cjom z kompleksem TLR1-TLR2 oraz w mniejszym stopniu TLR4 (28). Stwierdzono równie¿, ¿e zara¿e-nie Toxoplasma gondii powoduje, za pomoc¹ kotwic GPI tego paso¿yta, stymulacjê UO poprzez TLR2 i TLR4, co manifestuje siê pobudzeniem aktywnoci NF-êB i zwiêkszon¹ syntez¹ TNF w makrofagach (18). W ostatnich latach wykazano, ¿e oprócz ligandów GPI i LPG opisanych u pierwotniaków, które w wiêk-szoci skupiaj¹ uwagê badaczy, odkryto tak¿e inne cz¹steczki, które zaliczono do grupy PAMP. Przyk³a-dem mo¿e byæ bia³ko Tc52, otrzymane z T. cruzi, któ-rego poziom wzrasta przy intensywnej parazytemii tym paso¿ytem, a które aktywuje TLR2, z w³¹czeniem
syn-tezy przez makrofagi prozapalnych cytokin, takich jak: IL-8 i MIP-1á, przy jednoczesnym braku sekrecji TNF-á (32). Zarejestrowano tak¿e, ¿e taka immuniza-cja makrofagów bia³kiem Tc52 znosi immunosupre-sjê obserwowan¹ w czasie ostrej fazy zara¿enia tym paso¿ytem i w ten sposób dochodzi do stymulacji ko-mórek B i T (32). Dowiedziono tak¿e, ¿e bia³ko Tc52 nie tylko aktywuje makrofagi, ale tak¿e aktywuje doj-rzewanie ludzkich i mysich komórek dendrytycznych (DC), a przez to chroni myszy przed letaln¹ infekcj¹ T. cruzi (32). Udowodniono, ¿e indukcja dojrzewania komórek DC oraz ich aktywacja nastêpuj¹ poprzez dwie domeny bia³ka Tc52, z których jedna wi¹¿e siê z TLR2, natomiast druga wchodzi w interakcje ze strukturami na powierzchni komórek dendrytycznych (32).
Inne badania (35) wskazuj¹ tak¿e na rolê genomo-wego DNA niektórych pierwotniaków jako liganda dla TLR9. Stwierdzono, ¿e u T. cruzi, T. brucei i Babesii bovis ich DNA rozpoznawane jest przez TLR9 i w ten sposób dochodzi do aktywacji zarówno makrofagów, jak i komórek dendrytycznych, dziêki obecnoci nie-metylowanych motywów CpG (35). U myszy dowiad-czalnie stwierdzono, ¿e do kontroli rozwoju parazyte-mii wywo³anej T. brucei konieczne s¹ znaczniki TLR9 (14). Wykazano, ¿e zwierzêta te, bez tego¿ receptora zara¿one T. brucei, mia³y zwiêkszon¹ liczbê paso¿y-tów w organizmie, a makrofagi s³abo reagowa³y na PAMP T. brucei, jakim jest genomowe DNA (14).
Dalszym ligandem dla znaczników TLR, poza wy-mienionymi, jest tak¿e hemozyna (HZ), która mobili-zuje, zarówno in vivo, jak i in vitro, naturaln¹ odpor-noæ, czego efektem jest produkcja wielu cytokin, che-mokin, a tak¿e regulacja cz¹steczek koostymuluj¹cych (10). Hemozyna, jako pigment w wakuolach Plasmo-dium (P) sp. jest tak¿e produktem degradacji cz¹ste-czek hemu erytrocytów (10). Wewn¹trzkomórkowa hemozyna Plasmodium sp. jest uwalniana do kr¹¿enia w momencie rozpadu schizontów, a nastêpnie fagocy-towana przez makrofagi czy komórki DC, co skutkuje nagromadzeniem siê jej w fagosomach, a w rezultacie prowadzi do rekrutowania z retikulum endoplazma-tycznego receptorów TLR9, które j¹ rozpoznaj¹ (10). Wykazano tak¿e, ¿e TLR9 rozpoznaje równie¿ hemo-zynê otrzyman¹ z erytrocytów, wewn¹trz których stwierdza siê obecnoæ merozoitów P. falciparum (18, 20). Dowiedziono, ¿e hemozyna wyodrêbniona z P. falciparum aktywuje tak¿e makrofagi do produk-cji prozapalnych cytokin, chemokin i wp³ywa na doj-rzewanie komórek DC (10). Substancja ta, zarówno in vivo, jak i in vitro aktywuje równie¿ makrofagi u myszy, poprzez receptor TLR9 i poprzez drogê za-le¿n¹ od Myd88 (10), co mo¿na zahamowaæ chloro-chin¹ powszechnym lekiem przeciwmalarycznym (10).
Kolejnym ligandem aktywuj¹cym TLR-y, opisanym u pierwotniaka, jakim jest T. gondii, jest bia³ko profi-linopodobne (PFTG profili-like protein), które jest
obecne w nadmiarze w rozpuszczalnych preparatach antygenowych, uzyskanych z jego kultur (24, 41). Bia³-ko to, wystêpuj¹c tylBia³-ko w Bia³-komórkach eukariotycznych, nale¿y do rodziny protein wi¹¿¹cych aktynê i pe³ni rolê regulacyjn¹ w jej polimeryzacji (24, 41). Badania po-kaza³y, ¿e profilina T. gondii jest homologiczna tylko z genem profilinowym paso¿ytów P. falciparum wy-wo³uj¹cych malariê (24) i st¹d te¿ spekuluje siê, ¿e TLR11 mo¿e równie¿ byæ zaanga¿owany w rozpozna-nie tych paso¿ytów (24). Bia³ko to, oddzia³ywuj¹ce aktywuj¹co na TLR11, wykryto tak¿e w komórkach myszy oraz u wiêkszoci Apicomplexa jako stosun-kowo konserwatywn¹ strukturê (18, 41). Wprawdzie przyjmuje siê, ¿e jego rola w komórkach u pierwot-niaków do koñca nie jest poznana, ale zak³ada siê, ¿e mo¿e ono s³u¿yæ jako PAMP pierwotniaczy, gdzie, bê-d¹c rozpoznawanym przez TLR11, indukuje syntezê IL-12 w komórkach DC (18). Trzeba dodaæ, ¿e cyto-kina ta, produkowana w tych komórkach i wymaga-j¹ca obecnoci MyD88, jest podstawow¹ cz¹steczk¹ tworz¹c¹ odpornoæ w trakcie zara¿enia T. gondii (41). Wykazano, ¿e u myszy pozbawionych TLR11 zareje-strowano zwiêkszon¹ podatnoæ na zaka¿enia T. gon-dii, wywo³an¹ wskutek spadku syntezy IL-12 (41). Warto równie¿ dodaæ, ¿e ochrona makroorganizmu przeciwko T. gondii warunkowana jest iloci¹ i aktyw-noci¹ IFN-ã, TNF-á, a tak¿e aktywaktyw-noci¹ makrofa-gów (27). Nadto zarejestrowano, ¿e w rozpoznawaniu PAMP T. gondii bior¹ udzia³ równie¿ TLR2 oraz TLR4, którego aktywnoæ jest zwi¹zana z dawk¹ paso¿ytów, jako ¿e u myszy pozbawionych TLR2 zarejestrowa-no liczne zejcia miertelne (27). Wykazazarejestrowa-no, ¿e my-szy z deficytem TLR2 pad³y w przeci¹gu 8 dni po infekcji 300 cystami paso¿yta, natomiast po podaniu myszom pozbawionym receptorów TLR2 odpowied-nio 100 i 50 cyst odnotowano 80% i 100% prze¿ywal-noci w czasie trwania dowiadczenia (27). Natomiast w przypadku TLR4 wykazano, ¿e jego brak przy zara-¿eniu myszy T. gondii powoduje szybk¹ ekspresjê na powierzchni neutrofili TNF-á, choæ zarejestrowano równie¿, ¿e paso¿yt ten dzia³a supresyjnie na tê cyto-kinê (5). W przypadku ludzi zara¿onych tym paso¿y-tem wykazano, ¿e PFTG nie w pe³ni aktywuje komór-ki DC do produkcji IL-12, poniewa¿ ludzkomór-ki gen kodu-j¹cy znacznik TLR11 ma przedwczesny kodon stop, st¹d zak³ada siê, ¿e koduje on niefunkcjonaln¹ formê TLR11 (24). Jednoczenie przypuszcza siê, ¿e u ludzi TLR11 po czêci jest zaanga¿owany w obronê orga-nizmu w czasie infekcji T. gondii w sposób poredni, jako ¿e przyjmuje siê, ¿e ochronna rola receptora TLR11 przekazywana jest razem z chorob¹ kotom, a nastêpnie koty mog¹ przekazywaæ j¹ ludziom (24).
Dalszymi cz¹steczkami, które mobilizuj¹ UO do obrony przeciwko paso¿ytom s¹ bia³ka szoku ter-micznego (HSP) wytwarzane i opisane u tachyzoitów T. gondii oraz inne, czêciowo oczyszczone preparaty z tego stadium, które wykaza³y aktywuj¹cy wp³yw, kolejno, na TLR4 i TLR2 (3, 18). Trzeba dodaæ, ¿e po
aktywacji sygna³u przez PAMP tego paso¿yta docho-dzi do interakcji z takimi bia³kami adapterowymi, jak MyD88, który transdukuje sygna³ dla ka¿dego TLR (oprócz TLR3), TIRAP, aktywuj¹cy TLR2 i TLR4 lub TRIF u¿ywany przez TLR3 i TLR4 b¹d te¿ TRAM, który wykazano, ¿e wspó³dzia³a tylko z TLR4 (13, 16, 19, 31, 39, 40). Dowiedziono tak¿e, ¿e myszy pozba-wione MyD88 s¹ wysoce podatne na zaka¿enia wy-wo³ywane przez T. gondii, jako ¿e ginê³y w ci¹gu 10 dni od zara¿enia (18). Wzrost wra¿liwoci tych zwie-rz¹t na tê parazytozê by³ zwi¹zany z zaburzon¹ pro-dukcj¹ cytokin oraz zwiêkszon¹ syntez¹ przez komór-ki Th1 IFNã i IL-12 (18). Podobnie by³o w przy-padku myszy z deficytem MyD88 zara¿onych T. cruzi i T. brucei (18). Odmienne zmiany zaobserwowano u myszy z brakiem MyD88 zaka¿onych Plazmodium berghei (g³ówny czynnik wywo³uj¹cy malariê gryzo-ni), u których stwierdzono wprawdzie zaburzenia w produkcji cytokin, lecz choroba charakteryzowa³a siê l¿ejszym przebiegiem i mniejsz¹ miertelnoci¹ (1). W przypadku tym pierwotniak dodatkowo nie powo-dowa³ uszkodzenia w¹troby co jest charakterystycz-ne dla tego zara¿enia tym paso¿ytem myszy (1). Stwier-dziæ zatem nale¿y, ¿e pomimo wykazania istotnej syg-nalizacji TLR w odpornoci na zara¿enia pierwotnia-kami T. cruzi, T. brucei, T. gondii, L. major, P. berg-hei, jak¹ zaobserwowano u myszy z Myd88-/-,
pozba-wiaj¹c myszy którego ze znaczników TLR, nie do-chodzi, w wiêkszoci przypadków, do wyranego wzrostu wra¿liwoci na zara¿enia tymi patogenami i wiêkszej miertelnoci. Dowodem tego mo¿e byæ brak TLR2 rozpoznaj¹cego GPI-kotwice, przy którym to stanie nie rejestrowano wiêkszej podatnoci myszy na zaka¿enia T. cruzi, natomiast u myszy z brakiem TLR9 zauwa¿ono, po zara¿eniach T. cruzi, T. brucei i Toxoplasma gondii, ciê¿szy przebieg parazytozy, jak równie¿ przypadki miertelne, choæ nie by³y one tak intensywne, jak w przypadku myszy Myd88-/-.
Regulacja aktywacji receptorów TLR w zara¿eniach pierwotniakami
Reakcje prozapalne, zale¿ne od TLR, które s¹ wy-wo³ywane przez zara¿enia pierwotniakami, musz¹ byæ kontrolowane, by nie dosz³o do patologicznych sta-nów i mierci organizmu. Dla paso¿yta nadmierna odpowied ze strony UO nie jest dobra, poniewa¿ ¿y-wiciel musi byæ ¿ywy wystarczaj¹co d³ugo, by paso-¿yt móg³ czerpaæ z niego korzyci i w ostatecznoci przenieæ siê do ¿ywiciela nastêpnego. W zwi¹zku z tym przy ka¿dym zara¿eniu pierwotniakami nastê-puje indukcja endogennych antyzapalnych czynników. Indukcja tych czynników nie tylko jest reakcj¹ na nadmiern¹ odpowied UO, ale równie¿, przynajmniej w niektórych przypadkach, mo¿e bezporednio u³atwiæ bytowanie paso¿yta. Do endogennych czynników an-tyzapalnych nale¿y IL-10, która jest indukowana w czasie trwania parazytoz pierwotniaczych i która znana jest ze swych mo¿liwoci obni¿ania produkcji
takich czynników prozapalnych, jak IL-12, TNF i RNI, które z kolei s¹ aktywowane dziêki cie¿kom sygnalnym poprzez receptory TLR (18, 31). Wykaza-no (18), ¿e IL-10 nie tylko kontroluje odpowied pro-zapaln¹ oraz mechanizmy efektorowe komórek UO, ale tak¿e pozwala pierwotniakom na d³ugotrwa³e pa-so¿ytowanie wewn¹trz ¿ywiciela. Odkryto równie¿, ¿e niektóre paso¿yty, m.in. Plazmodium chaubadi, Leish-manii chagasi, T. cruzi i Toxoplasma gondii, indu-kuj¹ produkcjê TGF-â (transforming growth factor-â) cytokinê, tak¿e maj¹c¹ w³aciwoci antyzapalne i sprzyjaj¹c¹ prze¿yciu tych pierwotniaków w ¿ywi-cielu. Dowiedziono (2, 18), ¿e indukcja lipoksyny A4 (lipoxin A4) i eikozanoidów w zara¿eniach paso¿yta-mi, prowadzi do obni¿enia regulacyjnego dzia³ania IL-12, co w konsekwencji hamuje patogenne ich dzia-³anie. Udowodniono, ¿e pierwotniaki wykszta³ci³y w sobie tak¿e umiejêtnoci pozwalaj¹ce na regulowa-nie aktywacji TLR (18). Oprócz tego, ¿e wykorzystu-j¹ czynniki prozapalne syntetyzowane przez elementy UO, tak¿e same w sposób swoisty ingeruj¹ w cie¿ki sygnalne TLR, co ma umo¿liwiæ d³u¿sze ich prze¿y-cie w ¿ywiprze¿y-cielu. Przyk³adem mo¿e byæ Toxoplasma gondii, który bezporednio aktywuje STAT3 (signal transducer and activator of transcription 3), przez co obni¿a produkcjê IL-12 i TNF oraz mo¿liwoæ stymu-lowania komórek T. Wykazano (5), ¿e T. gondii tak-¿e czêciowo blokuje indukowan¹ LPS-em sekrecjê TNF-á przez neutrofile, a infekuj¹c komórki DC, sprawia, ¿e nie s¹ one w stanie osi¹gn¹æ dojrza³oci. Stwierdzono (6), ¿e w makrofagach pozbawionych STAT3 zdolnoæ T. gondii do blokady produkcji cyto-kin, indukowanej LPS, jest wysoce obni¿ona. Zare-jestrowano (21) równie¿, ¿e Toxoplasma gondii regu-luje zale¿n¹ od LPS aktywacjê MAPK (mitogen-acti-vated protein kinase), a w szczególnoci aktywacjê bia³ka p38 MAPK, które s¹ potrzebne do produkcji IL-12. Dowiedziono równie¿, ¿e celem tego pierwot-niaka staje siê tak¿e aktywacja NF-êB (7, 34). Stwier-dzono (7, 34), ¿e pomimo indukcji w czasie zara-¿enia, szybkiej fosforylacji i degradacji IêB, czynnik NF-êB zostaje unieruchomiony i nie mo¿e przemiesz-czaæ siê do j¹dra. Zaburzenia dzia³ania czynnika IêB oraz NF-êB stwierdzono tak¿e w przypadku zara¿e-nia Leishmazara¿e-nia mexicana (38). Wykazano, ¿e stadium rozwojowe amastigota tego paso¿yta t³umi pro-dukcjê IL-12 poprzez proteazê cysteinow¹. Przyk³a-dem regulacji przez tego pierwotniaka aktywnoci TLR mo¿e byæ te¿ aktywacja cie¿ki ERK1/ERK2 MAPK, dziêki której, np. Leishmania major ma mo¿liwoæ obni¿enia produkcji przez makrofagi IL-12 (15). Jako kolejny przyk³ad regulacji TLR mo¿na podaæ deakty-wacjê komórek dendrytycznych, które staj¹ siê nie-wra¿liwe na dzia³anie poprzez receptory TLR, wsku-tek oddzia³ywañ PfEMP1 (Plasmodium falciparum erythrocyte membrane protein 1), elementów znajdu-j¹cych siê na powierzchni erytrocytów zara¿onych Plasmodium falciparum, a które wchodz¹ w
interak-cje z bia³kiem CD36 wystêpuj¹cych na komórkach ¿y-wiciela (37).
Podsumowanie
Receptory TLR odgrywaj¹ istotn¹ rolê nie tylko w regulacji odpowiedzi immunologicznej na zaka¿e-nia bakteryjne, grzybicze i wirusowe (13, 26, 36), ale s¹ równie¿ wa¿nym elementem w zara¿eniach paso-¿ytniczych, w tym pierwotniaków, jako ¿e poprzez swoje dzia³anie prowadz¹ do wzmo¿onej syntezy czyn-ników przeciwpaso¿ytniczych, w tym prozapalnych cy-tokin. Poznanie roli i dróg oddzia³ywania tych recep-torów w mechanizmach reakcji z PAMP paso¿ytów, w tym pierwotniaków, to nowy krok do odnalezienia innowacyjnych rozwi¹zañ w walce z nimi. Natomiast poznanie mechanizmów le¿¹cych u podstaw rozpozna-wania pierwotniaków przez receptory i komórki UO, w tym elementy odpornoci wrodzonej, pozwoli, byæ mo¿e, na stworzenie nowych strategii efektywnej pro-filaktyki i terapii u zara¿onych tymi paso¿ytami.
Pimiennictwo
1.Adachi K., Tsutsui H., Kashiwamura S.-I., Seki E., Nakano H., Takeuchi O., Takeda K., Okumura H., Akira S., Nakanishi K.: Plasmodium berghei infec-tion in mice induces liver injury by an IL-12 and Toll-like receptor/MyD88--depend mechanism. J. Immunol. 2001, 167, 5928-5934.
2.Aliberti J., Serhan C., Sher A.: Parasite-induced lipoxin A4 is an endogenous
regulator of IL-12 production and immunopathology in Toxoplasma gondii infection. J. Exp. Med. 2002, 196, 1253-1262.
3.Aosai F., Chen M., Kang H. K., Norose K., Piao L. X., Kobayashi M., Take-uchi O., Akira S., Yano A.: Toxoplasma gondii-derived heat shock protein HSP70 functions as a B cell mitogen. Cell Stress Chaperones. 2002, 7, 357--364.
4.Becker I., Salaiza N., Aquirre M., Delgado J., Carillo-Carrasco N., Ko-beh L. G., Ruiz A., Cerrantes R., Torres A. P., Cabrera N., Gonzales A., Maldonado C., Isibasi A.: Leishmania lipophosphoglycan (LPG) activates NK cells through Toll-like receptor 2. Mol. Biochem. Parasitol. 2003, 130, 65-74.
5.Bennouna S., Sukhumavasi W., Denkers E. Y.: Toxoplasma gondii inhibits Toll-Like receptor 4 ligand-induced mobilization of intracellular tumor necrosis factor alpha to the surface of mouse peritoneal neutrophils. Infect. Immun. 2006, 74, 4274-4281.
6.Butcher B. A., Kim L., Panopoulos A. D., Watowich S. S., Murray P. J., Denkers E. Y.: IL-10-independent STAT3 activation by Toxoplasma gondii mediates suppression of IL-12 and TNF-á in host macrophages. J. Immunol. 2005, 174, 3148-3152.
7.Butcher B. A., Kim L., Johnson P. F., Denkers E. Y.: Toxoplasma gondii tachyzoites inhibit proinflammatory cytokine induction in infected macro-phages by preventing nuclear translocation factor NF-êB. J. Immunol. 2001, 167, 2193-2201.
8.Camargo M. M., Almeida I. C., Pereira M. E., Ferguson M. A., Travas-sons I. R., Gazzinelli R. T.: Glycophosphatidylinositol-anchored mucin-like glycoproteins isolated from Trypanosoma cruzi trypomastigotes initiate the synthesis of proinflammatory cytokines by macrophages. J. Immunol. 1997, 158, 5890-5901.
9.Campos M. A. S., Almeida I. C., Takeuchi O., Akira S., Valente E. P., Procó-pio D. O., Travasso L. R., Smith J. A., Golenbock D. T., Gazzinelli R. T.: Activation of Toll-Like-2 by glycosylophosphophatidylinositol anchors from a protozoan parasite. J. Immunol. 2001, 167, 417-423.
10.Coban C., Ishii K. J., Kawai T., Hemmi H., Sato S., Uematsu S., Yama-moto M., Takeuchi O., Itagaki S., Kumar N., Horii T., Akira S.: Toll-like receptor 9 mediates innate activation by the malaria pigment hemozin. J. Exp. Med. 2005, 201, 19-25.
11.de Veer M. J., Curtis J. M., Baldwin T. M., DiDonato J. A., Sexton A., McCon-ville M. J., Handman E., Schofield L.: MyD88 is essential for clearance of Leishmania major: possible role for lipophosphoglycan and Toll-like recep-tor 2 signaling. Eur. J. Immunol. 2003, 33, 2822-2831.
12.Debirre-Grockiego F., Azzouz N., Schmidt J., Dubremetz J. F., Geyer R., Weingart, Schmidt R. R., Schwarz R. T.: Roles of glycophosphatidylinositols
of Toxoplasma gondii. Induction of tumor necrosis factor-á production in macrophages. J. Biol. Chem. 2003, 278, 32987-32993.
13.Deptu³a W., Tokarz-Deptu³a B., Niedwiedzka P.: Rola i znaczenie recepto-rów Toll-podobnych w odpornoci. Post. Mikrobiol. 2006, 45, 221-231. 14.Drennan M. B., Stijlemans B., Abbeele J., Qesniaux W. J., Barkhuizen M.,
Brombacher, Baetselier P., Ryffel B., Magez S.: The induction of a type 1 immune response following a Trypanosoma brucei infection is MyD88 dependent. J. Immunol. 2005, 175, 2501-2509.
15.Feng G.-J., Goodridge H. S., Harnett M. M., Wei X.-O., Hicolaer A. V., Higson A. P., Liew F.-Y.: Extracellular signal-related kinase (ERK) and p38 mitogen-activated protein (MAP) kinases differentially regulate the lipo-polysaccharide-mediated induction of inducible nitric oxide synthase and IL-12 in macrophages: Leishmania phosphoglycans subvert macrophage IL-12 production by targeting ERK MAP kinase. J. Immunol. 1999, 163, 6403-6412.
16.Fitzgerald K. A., Palsson-McDermott E. M., Bowie A. G., Jefferies C. A., Mansell A. S., Print E., Dunne A., Gray P., Harte M. T., McMurray D., Smith D. E., Sims J. E., Bird T. A., ONeil L. A. J.: Mal (MyD88-adapter-like) is required for Toll-like receptor 4 signal transduction. Nature 2001, 413, 78-83.
17.Gazinelli R. T., Ropert C., Campos M. A.: Role of the Toll/interleukin-1 receptor signaling pathway in host resistence and pathogenesis during infec-tion with protozoan parasites. Immunol. Rev. 2004, 201, 9-25.
18.Gazzinelli R. T., Denkers E. Y.: Protozoan encounters with Toll-like receptors signaling pathways. Nat. Rev. Immunol. 2006, 6, 895-906.
19.Horng T., Barton G. M., Flavell R. A., Medzhitov R.: The adaptor molecule TIRAP provides signaling specifcity for Toll-like receptors. Nature 2002, 420, 329-333.
20.Jaramillo M., Plante J., Qellet N., Vandal K., Tessier P. A., Olivier M.: Hemozoin-inducible proinflammatory events in vivo: potential role in mala-ria infection. J. Immunol. 2004, 172, 3101-3110.
21.Kim L., Butcher B. A., Denkers E. Y.: Toxoplasma gondii interferes with lipo-polysaccharide-induced mitogen-activated protein kinase activation by mechanisma distinct from endotoxin tolerance. J. Immunol. 2004, 172, 3003--3010.
22.Krishnegowda G., Hajjar A. M., Zhu J., Douglass E. J., Uematsu S., Akira S., Woods A. S., Gowda A. C.: Induction of proinflammatory responses in macrophages by the glycophosphatidylinositols of Plasmodium falci-parum: cell signaling receptors, glycophosphatidylinositol (GPI) structural requirement and regulation of GPI activity. J. Biol. Chem. 2005, 280, 8606--8616.
23.Kropf P., Freudenberg M. A., Modolell M., Price H. P., Herath S., Anto-niazi S., Galanos C., Smith D. F., Muller I.: Toll-Like receptor 4 contributes to efficient control of infection with the protozoan parasite Leishmania major. Infect. Immun. 2004, 72, 1920-1928.
24.Lauw F. N., Caffrey D. R., Golenbock D. T.: Of mice and man: TLR11 (final-ly) finds profilin. Trends Immunol. 2005, 26, 509-511.
25.Magez S., Saijlemans B., Radwanska M., Pays E., Ferguson M. A. J., De Baetselier P.: The glycosyl-inositol-phosphate and dimyristoyglycerol moieties of the glycophosphatidylinositol anchor of the trypanosome variant--specific surface glycoprotein are distinct macrophage-activating factors. J. Immunol. 1998, 160, 1949-1956.
26.Majewska M., Szczepanik M.: Rola receptorów toll-podobnych (TLR) w od-pornoci wrodzonej i nabytej oraz ich funkcja w regulacji odpowiedzi im-munologicznej. Post. Hig. Med. Dow. 2006, 60, 52-63.
27.Mun H. S., Aosal F., Norose K., Chen M., Piao L. X., Takeuchi O., Akira S., Ishikura H., Yano A.: TLR2 as an essential molecule for protective immunity against Toxoplasma gondii infection. Int. Immunol. 2003, 15, 1081-1087. 28.Naik R. S., Branch O. H., Woods A. S., Vijaykumar M., Perkins D. J.,
Nahlen B. L., Lal A. A., Cotter R. J., Costello C. E., Ockenhouse L. F., Davidson E. A., Gowda D. C.: Glycophosphatidylinositol anchors of Plas-modium falciparum: molecular characterization and naturally elicited anti-body response that may provide immunity to malaria pathogenesis. J. Exp. Med. 2000, 192, 1563-1576.
29.Oliveira A. C., Peixoto J. R., Arruda L. B., Campos M. A., Gazzinelli R. T., Golenbock D. T., Akira S., Previato J. O., Mendonca-Previato L., Norber-ga A., Bellio M.: Expression of functional TLR4 confers proinflammatory responsiveness to Trypanosoma cruzi glycoinositolphospholipids and higher resistance to infection with T. Cruzi. J. Immunol. 2004, 173, 5688-5696. 30.Petersen C. A., Krumholz K. A., Burleigh B.: Toll-Like receptor 2 regulates
interleukin-1â-dependent cardiomyocyte hypertrophy triggered by Trypano-soma cruzi. Infect. Immun. 2005, 73, 6974-6980.
31.Pestka S., Krause C. D., Sarkar D., Walter M. R., Shi Y., Fisher P. B. L.: Interleukin-10 and related cytokines and receptors. Annu. Rev. Immunol. 2004, 22, 929-979.
32.Qaissi A., Guilvard E., Delneste Y., Caron G., Magistrelli G., Herbault N., Thielblemont N., Jeannin P.: The Trypanosoma cruzi Tc52-released protein
induces human dendritic cell maturation, signals via Toll-Like receptor 2, and confers protection against lethal infection. J. Immunol. 2002, 168, 6366--6374.
33.Schofield L, Hackett F.: Signal transduction in host cells by glycophosphati-dylinositol toxin of malaria parasites. J. Exp. Med. 1993, 177, 145-153. 34.Shapira S., Speirs K., Gerstein A., Caamano J., Hunter Ca.: Suppression of
NF-êB activation by infection with Toxoplasma gondii. J. Cell Sci. 2005, 118, 3501-3508.
35.Shoda L. K., Kegerries K. A., Suarez C. E., Roditi J., Corral R. S., Bertot G. M., Norimine J., Brown W. C.: DNA from protozoan parasites Babesia bovis, Trypanosoma cruzi and T. brucei is mitogenic for B lymphocytes and stimu-lates macrophage expression of interleukin-12, tumor necrosis factor-á and nitric oxide. Infect. Immun. 2001, 69, 2162-2171.
36.Tokarz-Deptu³a B., Niedwiedzka P., Deptu³a W.: Nowe receptory w immu-nologii. Centaur Lubuski 2004, 63, 12-15.
37.Urban B. C., Willcox N., Roberts D. J.: A role for CD36 in the regulation of dendritic cell function. Proc. Nat. Acad. Sci. USA 2001, 98, 8750-8755. 38.Weinheber N., Wolfram M., Harbecke D., Aebisher T.: Phagocytosis of
Leishmania mexicana amastigotes by macrophages leads to a sustained sup-pression of IL-12 production. Eur. J. Immunol. 1998, 28, 2467-2477. 39.Yamamoto M., Sato S., Hemmi H., Sanjo H., Uematsu S., Kaisho T.,
Hoshi-no K., Takeuhi O., Kobayashi M., Fujita T., Takeda K., Akira S.: Essential role for TIRAP in activation of the signaling cascade shared by TLR2 and TLR4. Nature 2002, 420, 324-329.
40.Yamamoto M., Sato S., Hemmi H., Hoshino K., Kaisho T., Sanjo H., Take-uhi O., Sugiyama M., Okabe M., Takeda K., Akira S.: Role of adaptor TRIF in the MyD88-independent Toll-like receptor signaling pathway. Science 2003, 301, 640-643.
41.Yarovinsky F., Zhang D., Andersen J. F., Bannenberg G. L., Serhan C. N., Hayden M. S., Hieny S., Sutterwala F. S., Flavell R. A., Ghosh S., Sher A.: TLR11 activation of dendritic cells by a protozoan profiling-like protein. Science 2005, 308, 1626-1629.
Adres autora: prof. dr hab. Wies³aw Deptu³a, ul. Felczaka 3a, 71-412 Szczecin; e-mail: kurp13@univ.szczecin.pl
