11.3A: Patogen-associerede molekylære mønstre (PAMPs) og farer-associerede molekylære mønstre (DAMPs)

For at beskytte sig mod infektion er en af de første ting, kroppen skal gøre, at den skal opdage tilstedeværelsen af mikroorganismer. Det gør kroppen i første omgang ved at genkende molekyler, der er unikke for grupper af beslægtede mikroorganismer, og som ikke er forbundet med menneskelige celler. Disse unikke mikrobielle molekyler kaldes patogen-associerede molekylære mønstre eller PAMP’er. Desuden genkendes unikke molekyler, der findes på stressede, skadede, inficerede eller transformerede menneskelige celler, også som en del af den medfødte immunitet. Disse kaldes ofte for fare-associerede molekylære mønstre eller DAMP’er . I alt menes det, at det medfødte immunsystem kan genkende ca. 103 molekylære mønstre.

Figur \(\PageIndex{1}\): (venstre) Struktur af en gramnegativ cellevæg. Den gramnegative cellevæg består af et tyndt, indre lag af peptidoglykan og en ydre membran bestående af molekyler af fosfolipider, lipopolysaccharider (LPS), lipoproteiner og overfladeproteiner. Lipopolysaccharidet består af lipid A- og O-polysaccharid. (til højre) Den Gram-positive cellevæg fremstår som et tæt lag, der typisk består af talrige rækker af peptidoglykan og molekyler af lipoteichoinsyre, vægteichoinsyre og overfladeproteiner.

Eksempler på mikrobiel-associerede PAMP’er omfatter:

1. lipopolysaccharid (LPS) fra den ydre membran i den gramnegative cellevæg (se figur \(\PageIndex{1}\)A);
2. bakterielle lipoproteiner og lipopeptider (se figur \(\(\PageIndex{1})A));
3. poriner i den ydre membran i den gramnegative cellevæg (se figur \(\PageIndex{1}\)A);
4. peptidoglykan, som findes i rigelig mængde i den grampositive cellevæg og i mindre grad i den gramnegative cellevæg (se figur \(\PageIndex{1}\)B);
5. lipoteichoiske syrer, der findes i den grampositive cellevæg (figur \(\PageIndex{1}\\)B);
6. lipoarabinomannan og mykolsyrer, der findes i syrefaste cellevægge (figur \(\PageIndex{2}\)B)
7. mannose-rige glykaner (korte kulhydratkæder med sukkerstoffet mannose eller fruktose som det terminale sukkerstof). Disse er almindelige i mikrobielle glykoproteiner og glykolipider, men sjældne i menneskers glykoproteiner og glykolipider (se figur \(\PageIndex{6}\)).
8. flagellin, der findes i bakterielle flageller;
9. bakteriel og viral nukleinsyre. Bakterielle og virale genomer indeholder en høj frekvens af umethylerede cytosin-guanin-dinukleotid- eller CpG-sekvenser (en cytosin, der mangler en methyl- eller CH3-gruppe og er placeret ved siden af en guanin). Pattedyrs-DNA har en lav frekvens af CpG-sekvenser, og de fleste af dem er methylerede, hvilket kan forhindre mønstergenkendelsesreceptorer i at genkende dem. Desuden kommer menneskeligt DNA og RNA normalt ikke ind i celleendosomer, hvor mønstergenkendelsesreceptorerne for mikrobielt DNA og RNA er placeret;
10. N-formylmethionin , en aminosyre, der er fælles for bakterielle proteiner;
11. dobbeltstrenget viralt RNA, der er unikt for mange vira i et eller andet stadium af deres replikation;
12. enkeltstrenget viralt RNA fra mange` vira med et RNA-genom;
13. lipoteichoiske syrer, glykolipider og zymosan fra gærens cellevægge; og
14. phosphorylcholin og andre lipider, der er fælles for mikrobielle membraner.

Figur \(\PageIndex{2}\): Struktur af en syre-fast cellevæg. Ud over peptidoglykan indeholder den syrefaste cellevæg hos Mycobacterium en stor mængde glykolipider, især mykoloidsyrer. Peptidoglykanlaget er forbundet med arabinogalactan (D-arabinose og D-galactose), som derefter er forbundet med højmolekylære mykolsyrer. Arabinogalactan/mykolsyre-laget er overlejret med et lag af polypeptider og mykolsyrer bestående af frie lipider, glykolipider og peptidoglykolipider. Andre glykolipider omfatter lipoarabinomannan og phosphatidyinositol mannosider (PIM). På grund af dens unikke cellevæg vil den, når den farves ved syrefaste procedure, modstå affarvning med syre-alkohol og farves rødt, farven på den oprindelige farvestof, carbol fuchsin. Med undtagelse af nogle få andre syrefaste bakterier, f.eks. Nocardia, vil alle andre bakterier blive affarvet og få en blå farve, som er farven på den methylenblå modfarve.

Eksempler på DAMP’er, der er forbundet med stressede, skadede, inficerede eller transformerede værtsceller, og som ikke findes på normale celler, omfatter bl.a:

1. heat-shock-proteiner;
2. forandrede membranfosfolipider; og
3. molekyler, der normalt befinder sig inde i phagosomer og lysosomer, og som kun kommer ind i cytosolen, når disse membranbundne rum er beskadiget som følge af infektion, herunder antistoffer, der er bundet til mikrober fra opsonisering.
4. molekyler, der normalt findes i cellerne, f.eks. ATP, DNA og RNA, som løber ud af beskadigede celler.

For at genkende PAMP’er som dem, der er anført ovenfor, har forskellige kropsceller en række tilsvarende receptorer kaldet mønstergenkendelsesreceptorer eller PRR’er, der er i stand til at binde specifikt til konserverede dele af disse molekyler. Celler, der typisk har mønstergenkendelsesreceptorer, omfatter makrofager , dendritiske celler , endothelceller , slimhindeepitelceller og lymfocytter .