11.3A: Pattern-uri moleculare asociate agenților patogeni (PAMPs) și pattern-uri moleculare asociate pericolului (DAMPs)

Pentru a se proteja împotriva infecțiilor, unul dintre primele lucruri pe care trebuie să le facă organismul este să detecteze prezența microorganismelor. Organismul face inițial acest lucru prin recunoașterea moleculelor unice pentru grupuri de microorganisme înrudite și care nu sunt asociate cu celulele umane. Aceste molecule microbiene unice se numesc modele moleculare asociate agenților patogeni sau PAMP-uri. În plus, moleculele unice afișate pe celulele umane stresate, rănite, infectate sau transformate sunt, de asemenea, recunoscute ca parte a imunității înnăscute. Acestea sunt adesea denumite modele moleculare asociate cu pericolul sau DAMPs . În total, se consideră că sistemul imunitar înnăscut recunoaște aproximativ 103 modele moleculare.

Figura \(\PageIndex{1}\): (stânga) Structura unui perete celular Gram-negativ. Peretele celular Gram-negativ este alcătuit dintr-un strat intern subțire de peptidoglican și o membrană externă formată din molecule de fosfolipide, lipopolizaharide (LPS), lipoproteine și proteine de suprafață. Lipopolizaharidele sunt formate din polizaharide lipidice A și O. (dreapta) Peretele celular Gram-pozitiv apare ca un strat dens compus, de obicei, din numeroase rânduri de peptidoglican și molecule de acid lipoteichoic, acid teichoic de perete și proteine de suprafață.

Exemple de PAMP-uri asociate microbiene includ:

1. lipopolizaharida (LPS) din membrana externă a peretelui celular Gram-negativ (a se vedea figura \(\PageIndex{1}\)A);
2. lipoproteine și lipopeptide bacteriene (a se vedea figura \(\PageIndex{1}\)A);
3. porine în membrana externă a peretelui celular Gram-negativ (a se vedea figura \(\PageIndex{1}\ A);
4. peptidoglican care se găsește din abundență în peretele celular Gram-pozitiv și, într-o măsură mai mică, în peretele celular Gram-negativ (a se vedea figura \(\PageIndex{1}\ B);
5. peptidoglican care se găsește din abundență în peretele celular Gram-pozitiv și într-o măsură mai mică în peretele celular Gram-negativ (a se vedea figura \(\PageIndex{1}\ B);
6. acizi lipoteici care se găsesc în peretele celular Gram-pozitiv (Figura \(\(\PageIndex{1}\ B);
7. lipoarabinomanan și acizi micolici care se găsesc în pereții celulelor acid-fast (Figura \(\PageIndex{2}\ B)
8. glicani bogați în manoză (lanțuri scurte de carbohidrați cu zahărul manoză sau fructoză ca zahăr terminal). Aceștia sunt frecvenți în glicoproteinele și glicolipidele microbiene, dar sunt rari în cele umane (vezi figura \(\PageIndex{6}\)).
9. flagelina care se găsește în flagelul bacterian;
10. acidul nucleic bacterian și viral. Genomurile bacteriene și virale conțin o frecvență ridicată de secvențe de dinucleotide citosină-guanină nemetilate sau secvențe CpG (o citosină lipsită de o grupare metil sau CH3 și situată adiacent unei guanine). ADN-ul mamiferelor are o frecvență redusă de secvențe CpG și majoritatea sunt metilate, ceea ce poate masca recunoașterea de către receptorii de recunoaștere a modelelor . De asemenea, ADN-ul și ARN-ul uman nu intră în mod normal în endosomii celulari, unde sunt localizați receptorii de recunoaștere a modelelor pentru ADN-ul și ARN-ul microbian;
11. N-formilmetionina , un aminoacid comun proteinelor bacteriene;
12. ARN viral bicatenar, unic pentru mulți viruși aflați într-un anumit stadiu al replicării lor;
13. ARN viral monocatenar de la multe` virusuri care au un genom ARN;
14. acizi lipoteici, glicolipide și zymosan din pereții celulelor de drojdie; și
15. fosforilcolină și alte lipide comune membranelor microbiene.

Figura \(\PageIndex{2}\): Structura unui perete celular Acid-Fast. În plus față de peptidoglican, peretele celular acid-fast al Mycobacterium conține o cantitate mare de glicolipide, în special acizi micolici. Stratul de peptidoglican este legat de arabinogalactan (D-arabinoză și D-galactoză), care este apoi legat de acizi micolici cu greutate moleculară mare. Stratul de arabinogalactan/acid micolic este acoperit cu un strat de polipeptide și acizi micolici format din lipide libere, glicolipide și peptidoglicolipide. Printre alte glicolipide se numără lipoarabinomannanul și mannosidele fosfatidinositolului (PIM). Datorită peretelui său celular unic, atunci când este colorată prin procedura acid-fast, va rezista decolorării cu acid-alcool și se va colora în roșu, culoarea colorantului inițial, carbol-fucsină. Cu excepția unui număr foarte mic de alte bacterii acido-alcoolice, cum ar fi Nocardia, toate celelalte bacterii vor fi decolorate și se vor colora în albastru, culoarea contracolorantului albastru de metilen.

Exemple de DAMP-uri asociate cu celule gazdă stresate, rănite, infectate sau transformate și care nu se găsesc pe celulele normale includ:

1. proteinele de șoc termic;
2. fosfolipidele membranare alterate; și
3. moleculele situate în mod normal în interiorul fagosomilor și lizozomilor care intră în citosol numai atunci când aceste compartimente legate de membrană sunt deteriorate ca urmare a infecției, inclusiv anticorpii legați de microbi prin opsonizare.
4. moleculele care se găsesc în mod normal în interiorul celulelor, cum ar fi ATP, ADN și ARN, care se revarsă din celulele deteriorate.

Pentru a recunoaște PAMP-urile, cum ar fi cele enumerate mai sus, diferite celule ale organismului au o varietate de receptori corespunzători numiți receptori de recunoaștere a modelelor sau PRRs, capabili să se lege în mod specific la porțiuni conservate ale acestor molecule. Celulele care au de obicei receptori de recunoaștere a modelelor includ macrofagele , celulele dendritice , celulele endoteliale , celulele epiteliale ale mucoaselor și limfocitele .

.