CC BY
83
K^JJui ребёнка
Теоретична медицина / Theoretical Medicine
УДК 616.24-002:579.861.2.-036:612.017
DOI: 10.22141/2224-0551.12.3.2017.104236
Абатуров А.Е., Никулина А.А.
ГУ «Днепропетровская медицинская академия МЗ Украины», г. Днепр, Украина
Развитие иммунного ответа при стафилококковой пневмонии (часть 2)
For cite: Zdorov'ye Rebenka. 2017;12:416-28. DOI: 10.22141/2224-0551.12.3.2017.104236
Резюме. В статье проанализирована роль образраспознающихрецепторов, участвующих в рекогниции патогенассоциированных молекулярных структур Staphylococcus aureus. Показаны основы функционирования макрофагальных и моноцитарных NLRP3, NLRC5, NLRP7, AIM2 инфламмасом, которые формируют активные формы провоспалительных цитокинов IL-1ft и IL-18 во время развития пневмонии, вызванной Staphylococcus aureus.
Ключевые слова: пневмония; Staphylococcus aureus; иммунный ответ; образраспознающие рецепторы; инфламмасомы
Рекогниция патогенассоциированных структур Staphylococcus aureus
Краткая характеристика сенсоров патогенассоциированных молекулярных структур (pathogen associated molecular patterns — PAMP) Staphylococcus aureus представлена в табл. 1.
Toll-подобные рецепторы
В развитии воспаления легочной ткани при инфицировании бактериями Staphylococcus aureus принимают участие TLR2, TLR4, TLR8, TLR9 [2, 74, 82].
TLR2
Рецептор TLR2 представляет собой основной PRR врожденного иммунитета, используемый макроорганизмом в процессе защиты от бактерий Staphylococcus aureus [54].
Ключевое значение рецептора TLR2 в патогенезе стафилококковых инфекций продемонстрировано в многочисленных научных работах. Развитие стафилококковой пневмонии у экспериментальных животных сопровождается избыточной экспрессией TLR2 [4].
Активация TLR2 эпителиоцитов сопровождается высвобождением антимикробных пептидов
(antimicrobial peptides — AMP), провоспалительных цитокинов и хемокинов, привлекающих нейтро-филы, препятствующих колонизации бактериями Staphylococcus aureus слизистой оболочки полости носа [76, 84].
Установлено, что отсутствие TLR2 сопровождается снижением резистентности к бактериям Staphylococcus aureus. В частности, колонизация бактериями Staphylococcus aureus носоглотки TLR2-дефицитных нокаутных мышей (Tlr2-/-), как правило, сопровождается развитием инвазивной формы заболевания, а у мышей дикого типа — самопроизвольной санацией [91]. При интраназальном введении бактерий Staphylococcus aureus нокаутным мышам (Tlr2-/-) бактериальное носительство золотистого стафилококка в носоглотке развивалось в 10 раз чаще, чем у мышей дикого типа [30]. У нокаутных мышей (Tlr2-/-) во время стафилококковой инфекции наблюдается достоверно меньший уровень продукции IL-1p и TNF-a, чем у мышей дикого типа [51]. В то же время TLR2-дефицитные макрофаги сохраняют способность продуцировать значительные объемы цитокинов. Причиной сохранения цитокиновой продукции, по всей вероятности, является наличие активирующих сигналов, ассоциированных с другими типами PRR [64]. Од-
© «Здоровье ребенка», 2017 © «Child's Health», 2017 © Издатель Заславский А.Ю., 2017 © Publisher Zaslavsky O.Yu., 2017
Для корреспонденции: Абатуров Александр Евгеньевич, доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой педиатрии 1 и медицинской генетики; ГУ «Днепропетровская медицинская академия МЗ Украины», ул. Вернадского, 9, г. Днепр, 49044, Украина; e-mail: alexabaturov@i.ua
For correspondence: Oleksandr Abaturov, MD, PhD, Professor, Chief of the Department of pediatrics 1 and medical genetics, State Institution "Dnipropetrovsk medical academy of Ministry of Health of Ukraine'; Vernadsky st., 9, Dnipro, 49044, Ukraine; e-mail: alexabaturov@i.ua
Таблица 1. Характеристика суперсемейств образраспознающих рецепторов, участвующих в рекогниции PAMP грамположительных бактерий
Образраспознающие рецепторы (pattern recognition receptors — PRR) Локализация Лиганды Адаптерные молекулы Факторы транскрипции Эффекторные цитокины
Toll-подобные рецепторы (Toll-like receptor — TLR) Мембраны клетки, мембраны эндосом PAMP, ДНК MyD88 NF-kB AP-1 Провоспалитель-ные цитокины
NOD-подобные рецепторы (Nod-like receptors — NLR) Цитоплазма PAMP (пептидо-гликаны — PGN) MyD88 NF-kB IL-1P, IL-18
нако отсутствие рецепторов TLR2 не оказывает достоверного влияния на исход заболевания [75]. У мышей Tlr2-/- смертность увеличивается только в случае внутривенного пути инфицирования золотистым стафилококком [89]. В противоположность этому мыши Myd88-/- высокочувствительны к золотистому стафилококку независимо от пути инфицирования [73].
В функционировании TLR2 принимают участие аксессуарные молекулы CD14, CD36 [79].
В последнее время доказано, что молекула CD14 принимает участие в рекогниции не только LPS, но и липотейхоевых кислот (LTA). Молекула CD14 в организме представлена в солютабной и мембрано-связанной форме. Солютабная форма CD14 участвует в транспортировке PAMP патогенов к стоковым липопротеинам высокой плотности, в связи с чем предупреждает развитие воспаления. Мембра-носвязанная молекула CD14 является корецептором TLR макрофагов, полиморфноядерных лейкоцитов и способствует процессу рекогниции и активации провоспалительных сигнальных путей [1].
Установлено, что LTA золотистого стафилококка могут взаимодействовать с молекулой CD14 [32]. Дотация солютабной молекулы CD14 подавляет воспаление, индуцированное LTA золотистого стафилококка [34]. В то же время стафилококковая инфекция как у нокаутных мышей Cd14-/-, так и у мышей дикого типа протекает со сравнимым уровнем выраженности симптоматики и частоты летального исхода [33].
Мембранный гликопротеин CD36 представляет собой скавенджер-рецептор [26]. Рецептор CD36 участвует в рекогниции диацилглицеридов. Молекула CD36 принимает участие в процессах реког-ниции диацилглицеридов совместно с димером TLR2/TLR6, но не с димером TLR2/TLR1 [36]. Ко-экспрессия CD36 с TLR2 или с TLR6 сопровождается достоверным повышением активности фактора транскрипции NF-kB в ответ на действие LTA Staphylococcus aureus [79].
Ингибирование мембраносвязанной молекулы CD14 или рецептора CD36 на поверхности цитоплазматической мембраны моноцитов предотвращает связывание LTA, что, в свою очередь, уменьшает TLR2-опосредованную продукцию TNF-a [79].
Рецептор TLR2 участвует в рекогниции PAMP (N-терминального региона липопротеинов (Lpp), TA, LTA, PGN) грамположительных бактерий, в том числе и бактерий Staphylococcus aureus, и экс-прессируется многочисленными типами клеток ткани легкого (эпителиоцитами, эндотелиоцитами, моноцитами, макрофагами, нейтрофилами, дендритными, тучными клетками). Лигандами также являются: a-токсин, фенолсолютабные модулины и лейкоцидин Пантона — Валентина Staphylococcus aureus [29, 45, 54, 78, 101].
Staphylococcus aureus индуцированное возбуждение TLR2 сопровождается возбуждением внутриклеточных сигнальных путей: MyD88/PI3K/Akt, MyD88/JNK, MyD88/ERK, MyD88^38-MAPK и активацией факторов транскрипции NF-kB, AP-1 [43, 61, 97].
Самыми мощными лигандами TLR2 из стафилококковых PAMP признаны Lpp. Бактерии Staphylococcus aureus экспрессируют более 50 Lpp. Выделяют особые тандемные Lpp или SitC, гены которых располагаются в островке патогенности vSaa [77]. Матурация Lpp включает в себя несколько посттрансляционных модификаций, наиболее важной из которых является связывание диацил-глицеринацилтрансферазой 1,2-диацилглицерина с жирной кислотой, в результате чего образуются ко-фермент А и триацилглицерин. Эта модификация имеет важное значение для распознавания TLR2 [57]. Считалось, что грамположительные бактерии, как бактерии лишенные lnt гена, в основном содержат диацилированные липопротеины. Однако установлено, что в стенке золотистого стафилококка присутствуют триацилированные Lpp, в частности стафилококковый липопротеин SitC, который содержит три жирные кислоты [58]. Димер TLR2/ TLR1 распознает триацильные Lpp (Pam3-Cys-Ser-Lys4, Pam3CSK4), а димер TLR2/TLR6 — диациль-ные Lpp (Pam2CSK4 или MALP2) [41, 54].
Огафилококковый липопротеин SitC, активируя TLR2, MyD88-зависимым способом стимулирует продукцию TNF-a и IL-6 макрофагами [59]. Стимуляция лигандом Pam3CSK4 TLR2 человеческих полиморфноядерных лейкоцитов индуцирует продукцию ряда цитокинов (IL-1p, IL-8/CXCL8, CCL3, CCL4, CCL20, CXCL-2 и CXCL1) [14, 28]. Активация TLR2 Pam3CSK4 увеличивает экспрес-
сию L-селектина и CD11b/CD18, участвующих в миграции нейтрофилов из кровеносного русла в ткань легкого, и приводит к усилению активности нейтрофильного фагоцитоза [7, 16].
В то же время взаимодействие Tlr2 с Pam3CSK4, предшествующее инфицированию метициллин-резистентным штаммом Staphylococcus aureus (methicillin-resistant Staphylococcus aureus — MRSA), приводит за счет подавления экспрессии хемоки-нов Cxcl1 и Cxcl2 к снижению выраженности ней-трофильной инфильтрации ткани легкого у мышей [14]. Yi-Guo Chen и соавт. [14] считают, что применение Pam3CSK4 до инфицирования MRSA может стать новым направлением лечения, рестриктирую-щим чрезмерный воспалительный ответ, угрожающий деструкцией легких, за счет снижения инфильтрации нейтрофилами ткани легкого.
Учитывая, что сенсинг TLR2-активных липо-протеинов связан с бактериальным размножением или потерей целостности клеточной стенки Staphylococcus aureus [35], по мнению Isabelle Bekeredjian-Ding и соавт. [6], центральная роль TLR2 в предотвращении стафилококковой инфекции может быть обусловлена двумя TLR2-зависимыми эффектами: 1) активацией продукции AMP, которые вызывают порообразование в бактериальных стенках и, как следствие, гибель патогена, что исключает необходимость последующего рекрутинга фагоцитов; 2) прайминг-эффектом, в основе которого лежит TLR2-зависимая предакти-вация внутриклеточных сенсоров эпителиальных клеток и иммуноцитов, которые в случае вторжения Staphylococcus aureus в клетку индуцируют механизмы внутриклеточного лизиса бактерий.
Тейхоевые кислоты (TA) и LTA золотистого стафилококка относятся к умеренным по силе влияния триггерам TLR2. Вместе с тем установлено, что d-аланилированные TA и LTA Staphylococcus aureus индуцируют активную продукцию цитокинов и хе-мокинов моноцитами или макрофагами. Тейхоевые кислоты вызывают продукцию TNF-a и CXCL2, а LTA Staphylococcus aureus — TNF-a, IL-1p, IL-6, IL-12, IL-10, IL-8/CXCL8, CCL2, CCL3, грануло-цитарного колониестимулирующего фактора, фактора 5a комплемента, лейкотриена B4, способствуя развитию воспалительной реакции. Липотейхоевые кислоты Staphylococcus aureus в большей степени вызывают продукцию хемокинов (IL-8/CXCL8, CCL2, CCL3) и в меньшей степени — провоспалительных цитокинов (TNF-a, IL-1p, IL-6, IL-12). Однако для проявления провоспалительного эффекта необходима очень высокая концентрация LTA, примерно от 1 до 10 мкг/мл (105—107 КОЕ Staphylococcus aureus содержит 1 мкг LTA) [29]. Таким образом, TA и LTA Staphylococcus aureus, используя TLR2-ассоциированные сигнальные пути, способствуют привлечению преимущественно нейтрофилов в очаг стафилококковой инфекции.
Стафилококковые PGN стимулируют продукцию провоспалительных цитокинов и хемокинов
(TNF-a, IL-ip, IL-6 и IL-8/CXCL8) моноцитами, макрофагами и VEGF-a фибробластами. Характерной особенностью PGN Staphylococcus aureus является отсутствие способности индуцировать синтез противовоспалительного IL-10. Необходимо отметить, что PGN бактерий Staphylococcus aureus являются относительно слабым триггером TLR2 (их TLR-индуцирующая активность примерно в 100 раз ниже, чем LPS), вклад которого носит преимущественно акселеративный характер по отношению к активности воспаления, индуцированного другими, более активными стафилококковыми PAMP, такими как Lpp [28, 44].
Стафилококковые порообразующие токсины — фенолсолютабные модулины (phenol soluble modulins — PSM) играют ключевую роль в проявлении патогенности штаммов MRSA. Среди PSM различают пять a-пептидов (a-токсин и PSMa 1—4) и два р-пептида (PSMp 1—2) [81, 93]. Данные факторы вирулентности связываются с формилпептидным рецептором-2 (formyl peptide receptor 2 — FPR2), инициируя хемотаксис нейтрофилов и дендритных клеток [53]. Стафилококковые фенолсолютабные модулины PSMa3 через TLR2-зависимую активацию р38-MAPK/CREB индуцируют секрецию IL-10 дендритными клетками и подавляют TLR2-индуцированную секрецию TNF-a, IL-12 и IL-6. Также PSM ингибируют ТЫ-клетки, но активируют Foxp3+ Treg-клетки [2, 3]. Продукцией IL-10 наиболее быстро на Staphylococcus aureus индуцированное возбуждение TLR2 реагируют CD19+CD11b+CD5+B1а-регуляторные клетки [62].
Представляет интерес вероятность существования у TLR2 протективной роли, предупреждающей развитие дисфункции миокарда, ассоциированной со стафилококковой инфекцией [51].
В целом активация TLR2, особенно в ранние периоды заболевания, способствует развитию Thj- и 1Ъ17-ответа [50, 86]. Однако диацильные Lpp, активируя TLR2, способствуют продукции тимического стромального лимфопоэтина (thymic stromal lymphopoietin — TSLP) [92], что содействует развитию Thj-ассоциированной реакции клеток и подавлению дифференцировки наивных Т-лимфоцитов в Thj- и Th^-клетки [9]. И кроме того, PAMP Staphylococcus aureus, представляющие собой лиганды TLR2, индуцируя продукцию IL-10, способствуют развитию толерантности и подавлению воспалительного процесса в стадии реконва-лесценции.
Таким образом, рецепторы TLR2 играют ключевую роль в развитии стафилококковой инфекции. В острый период заболевания TLR2, индуцируя продукцию цитокинов и хемокинов, которые рекрутируют нейтрофилы и повышают активность фагоцитоза бактерий Staphylococcus aureus, способствуют развитию воспалительной реакции, а в период ре-конвалесценции, вызывая продукцию IL-10 и пролиферацию Treg-клеток, участвуют в ингибирова-нии активности воспаления.
TLR4
Вероятность участия рецептора TLR4 в развитии иммунного ответа на инфицирование Staphylococcus aureus в последнее время вызывает научно обоснованные сомнения [13]. Несмотря на доказанность возбуждающего влияния лейкоцидина золотистого стафилококка на TLR4 [40], инфицирование бактериями Staphylococcus aureus не сопровождается ни TLR4-зависимой активацией фактора транскрипции NF-kB, ни продукцией провоспалительных цитокинов [13].
Bin Liu и соавт. [65] продемонстрировали, что TLR4 макрофагов в кооперации с TLR2 могут принимать участие в распознавании PAMP Staphylococcus aureus. В частности, они показали, что TLR2 и TLR4 макрофагов физически взаимодействуют друг с другом, играя уникальную роль в регуляции продукции воспалительных цитокинов (TNF-a, ^-12р40 и IL-10) и хемокина CCL5 во время инфекции, вызванной золотистым стафилококком.
TLR8
Anne Krüger и соавт. [55] установили, что высвобождаемая при деградации золотистого стафилококка одноцепочечная РНК взаимодействует с рецептором TLR8 клеток макроорганизма. Согласно данным Bjarte Bergstem и соавт. [7], возбуждение одноцепочечной РНК бактерий Staphylococcus aureus рецептора TLR8 макрофагов и моноцитов активирует TAO-зависимые и TAKl-независимые внутриклеточные сигнальные пути. Активация TAK1-зависимого пути инициирует фактор транскрипции IRF5, что приводит к продукции IFN-ß и IL-12, в то время как возбуждение TAK1-независимого сигнального пути активирует транслокацию фактора транскрипции NF-kB в ядро клетки с последующей продукцией провоспалительных цитокинов (IL-1ß и IL-18).
TLR9
Иммуноциты распознают внутриклеточно расположенную чужеродную ДНК, экспрессия которой происходит во время роста или гибели патогенных агентов, при помощи нескольких цитоплазматиче-ских сенсоров, одним из которых является TLR9 [37, 56, 66] — первый идентифицированный PRR из рецепторов, распознающих ДНК [19]. Рецептор TLR9 участвует в рекогниции CpG ДНК Staphylococcus aureus [100], в том числе и MRSA [90]. Однако, по мнению Yan Sun и соавт. [87], продемонстрировавших сопоставимые уровни цитокиновой продукции при инфицировании Staphylococcus aureus роговицы нокаутных мышей (Tlr9-/-) и мышей дикого типа, рецептор TLR9 не играет существенной роли в развитии стафилококковой инфекции.
В то же время установлено, что CpG ДНК Staphylococcus aureus значительно усиливает Staphylococcus aureus индуцированный фагоцитоз и ауто-фагию in vitro за счет активации JNK и p38, но не
ERK ((extracellular regulated kinase)) ассоциированных сигнальных путей у Tlr9+/+ макрофагов по сравнению с нокаутными Tlr9-/- первичными перитоне-альными макрофагами [96].
Dane Parker и Alice Prince [80] показали, что дендритные клетки in vitro при помощи эндоцито-за поглощают бактерии золотистого стафилококка USA300 штамма FPR3757, а Staphylococcus aureusин-дуцированный эндоцитоз сопровождается активацией TLR9-ассоциированных путей и продукцией IFN I типа. Активация TLR9 миелоидных дендритных клеток сопровождается возбуждением IRF1. Возбуждение экспрессии IFN I типа представляет собой классический ответ возбуждения эндосо-мальных и цитозольных рецепторов ДНК патогена [98]. TLR9-ассоциированная реакция дендритных клеток на эндоцитированные стафилококки развивается очень быстро: уже через 2 часа отмечается фосфорилирование факторов транскрипции IRF7 и STAT1. Dane Parker и Alice Prince [80] подчеркивают зависимость индукции секреции IFN I типа от причинно-значимого возбудителя инфекционного процесса. Так, если ДНК золотистого стафилококка индуцирует продукцию IFN I типа за счет возбуждения TLR9-ассоциированных сигнальных путей, то пневмококк — за счет активации ДНК сенсоров: Z-DNA-связывающего протеина 1 (Z-DNA binding protein 1 — ZBP1/ DNA-dependent activator of interferon regulatory transcription factors — DAI) и трансмембранного протеина 173 (transmembrane protein 173 — TMEM173/stimulator of interferon genes — STING).
Представляет научный интерес тот факт, что у мышей с делецией гена рецептора TLR9 (Tlr9~/-) или рецептора IFN-a (Ifnar-/-), инфицированных MRSA, в ранний период заболевания уровень бактериального клиренса из ткани легкого достоверно выше, чем у мышей дикого типа [80]. Данная особенность характерна именно для стафилококковой инфекции. При респираторной инфекции, вызванной другими бактериальными патогенами, делеция гена Tlr9 сопровождается снижением уровня бактериального клиренса [8, 21].
Однако, согласно данным Anne Jan van der Mee и соавт. [90], во время пневмонии, вызванной MRSA, у нокаутных мышей Tlr9~/- отмечается более низкий уровень как активности бактериального клиренса (на протяжении первых 24 часов после инфицирования), так и содержания TNF-a и IL-6 (на протяжении первых 6 часов после инфицирования). В более поздний период пневмонии (особенно после 24 часов инфицирования MRSA) для мышей Tlr9-/-характерны более высокие уровни концентрации IL-1ß, IL-6, Cxcl2, Cxcl1 в их бронхоальвеолярной жидкости по сравнению с мышами дикого типа. Кроме того, у нокаутных мышей Tlr9~/- наблюдается более выраженное увеличение представительства нейтрофилов в бронхоальвеолярной жидкости в поздний период инфекционного процесса (через 24 и 48 часов после инфицирования MRSA). Акти-
вация TLR9 MRSA ассоциирована с уровнем продукции TNF-a [95].
Dane Parker и Alice Prince [80] предполагают, что негативное влияние эффектов TLR9-ассоци-ированного возбуждения лежит в основе высокой частоты стафилококковой суперинфекции при острых респираторных вирусных инфекциях. Показано что острые респираторные вирусные инфекции, особенно гриппозная инфекция, протекают с активным рекрутированием плазмацитоидных дендритных клеток и усилением продукции IFN I типа в органах дыхания. В свою очередь, избыток IFN I типа, ингибируя элиминацию бактерий Staphylococcus aureus из ткани легкого, способствует развитию очагового инфекционного процесса.
Таким образом, участие рецептора TLR9 в сано-генезе пневмонии, вызванной бактериями MRSA, вероятно, приводит преимущественно к негативным последствиям, по крайней мере в периоде начальной реакции на инфекционный агент.
Развитие TLR-ассоциированного цитокиново-го и антимикробного ответа при стафилококковой пневмонии схематично представлено на рис. 1.
NOD-подобные рецепторы
Внутриклеточно локализованные PAMP бактерий Staphylococcus aureus распознаются цитоплазматиче-скими сенсорами, в частности NLR. Пептидоглика-ны, которые представляют собой гетерополимеры ^ацетил^-глюкозамина и N-ацетилмурамовой кислоты, соединенные ß-1,4-гликозидными связями, являются основными лигандами NLR: NLRC1/ NOD1 и NLRC2/NOD2 [27, 88].
Возбуждение NLRC1 и NLRC2 приводит к индукции сигнального пути, ассоциированного с pецепторной серин-треониновой киназой-2 (receptor interacting serine/threonine kinase 2 — RIPK2) [68]. Рецепторы NLRO экспрессируются практически всеми клетками организма, а NLRC2 — макрофагами, альвеолярными макрофагами, дендритными клетками, нейтрофилами, эпителиоцитами респираторного тракта, кератиноцитами, ацидофильными энтероцитами слизистой оболочки кишечника и эндотелиоцитами. Экспрессия NLRC1 преимущественно конститутивная, а NLRC2 — индуцибельная. Индуцирующими факторами продукции NLRC2 являются IFN-y и TNF-a [67].
Активация NLRC1 обусловлена взаимодействием с диаминопимелиновой кислотой (DAP) — iE-DAP (дипептидом y-D-glutamyl-meso-diaminopimelic acid); NLRC2 — с мурамилдипепти-дом MurNAc-L-Ala-D-isoGln (muramyl dipeptide — MDP) [11, 27].
Присутствие MDP в PGN характерно практически для всех грамположительных и грамотри-цательных бактерий, в том числе Mycobacterium tuberculosis, Salmonella enterica serovar Typhimurium, Listeria monocytogenes, Streptococcus pneumoniae и Staphylococcus aureus. Наличие iE-DAP свойственно PGN большинства грамотрицательных бактерий
и таких грамположительных бактерий, как Listeria monocytogenes и Bacillus subtilis [12, 94]. В связи с тем что PGN стенок бактерий Staphylococcus aureus не содержит iE-DAP, в иммунопатогенезе стафилококковой пневмонии непосредственное участие принимает только NLRC2. Однако рецептор NLRC1 во время стафилококковой пневмонии может модулировать активность NLRC2 [47].
Активация молекул NLRC2 через CARD-CARD-взаимодействие приводит к их олигомеризации и рекрутированию киназы RIPK2 с последующим формированием мультимолекулярного образования — нодосомы. В 2005 году Koichi S. Kobayashi и соавт. [52] продемонстрировали решающую роль ки-назы RIPK2 во внутриклеточном сигнальном NOD-ассоциированном пути, показав, что эмбриональные фибробласты, полученные от ÄpO-дефицитных мышей, не способны активировать NF-kB в ответ на введение агонистов NLRC2. Молекулярные тетра-меры 2(NLRC2)-RIPK2 возбуждают активируемую трансформирующим фактором роста ß (TGFß) кина-зу (TGF-beta activated kinase 1 — TAK1) и активируют IKKy опосредованно — через К-63 сопряженное по-лиубиквитинилирование. Цитоплазматически расположенная активная киназа TAK1 фосфорилирует ингибиторную субъединицу IKKy IKK, и комплекс IKK приобретает активную димерную форму IKKa/ IKKß. Возбужденная IKK фосфорилирует ингиби-торные LcB-белки, высвобождая ядерный фактор транскрипции NF-kB. В результате этого образуется активный фактор транскрипции — гетеродимер p65/p50, который, импортируясь в ядро клетки, индуцирует транскрипцию генов, большинство из которых являются основными участниками регуляции воспалительного процесса, неспецифических и специфических механизмов защиты. Активация NLRC2 приводит к возбуждению митогенактивиру-емых протеинкиназ (MAPK) — p38, ERK 1/2 и JNK (c-Jun N-terminal kinases) — при участии адаптерной молекулы CARD9 (caspase recruitment domain family member 9) (рис. 2) [10, 63, 94].
Активация MDP рецептора NLRC2 индуцирует механизмы продукции нескольких цитокинов (TNF-a, IL-1a, IL-1ß), хемокинов (IL-8/CXCL8, GM-CSF) и адгезивных молекул (ICAM1, CD44 и TNFAIP6), представляющих критические компоненты рекрутинга, активации провоспалительных клеток, и индукции антибактериальных пептидов, в частности a-дефензинов и ß-дефензина-2 (HBD2) [94].
Ronan Kapetanovic и соавт. [46] продемонстрировали, что рецептор NLRC2 способствует воспалительной реакции в ткани легкого, но не является решающим фактором в процессе саногенеза стафилококковой пневмонии. Авторы подчеркивают, что отсутствие NLRC2 сопровождается умеренной активностью воспаления и способствует выздоровлению экспериментальных животных при стафилококковой инфекции. В частности, нокаутные мыши Nod2-/- относительно устойчивы к инфицированию Staphylococcus aureus. Даже инфицирование высокой
Staphylococcus aureus
ю о
"ö
гГ
ä сл ZT (D Q
n
Q
CO
Q
<
СЛ
b о
с Q
TffMffftwffll TflWfffttfffl
TNF-a, IL-12, IFN-ß
TNF-a, IL-1P, IL-18
Cd11b, CD18
IL-1 ß, IL-8/CXCL8, CCL3, CCL4, CCL20, CXCL1, CXCL2, ß-дефензин 2
TNF-a, IL-1 ß, IL-6, IL-12, IL-10, IL-8/CXCL8, CCL2, CCL3
Ю1/У
TNF-a и CXCL2
Ю1Ю'
TNF-a, IL-1ß, IL-6, IL-8/CXCL8, VEGF-a
ю
Рисунок 1. Развитие TLR-ассоциированного цитокинового и антимикробного ответа при пневмонии, вызванной Staphylococcus aureus
ф
(D
Ф >
S S
ф о
о ü
ф Q. О'
D'
ф
дозой 109 КОЕ стафилококка не приводило к повышению уровня летальности. Пневмония, вызванная Staphylococcus aureus, у нокаутных мышей Nod2-/-сопровождалась достоверно меньшей потерей массы тела, чем у мышей дикого типа. Кроме того, уровень концентрации воспалительных цитокинов в бронхоальвеолярной жидкости и инфильтрации нейтрофилами пораженной ткани легкого был достоверно более низким у нокаутных мышей Nod2-/-, чем у мышей дикого типа. Также первичные макрофаги с дефицитом Nlrc2 или Tlr2 характеризуются низкой потенцией продукции TNF-a в ответ на ин-
фицирование золотистым стафилококком. Тем не менее, несмотря на более низкие уровни провоспа-лительных цитокинов и рекрутинга нейтрофилов у нокаутных мышей Nod2-/-, во время стафилококковой пневмонии наблюдается низкая бактериальная нагрузка в бронхоальвеолярной жидкости. Учитывая, что такие провоспалительные цитокины, как TNF-a и !Ь-1р, обладают способностью поддерживать рост бактерий [69, 70], их высокая концентрация в респираторном тракте может быть причиной более высокой бактериальной нагрузки у мышей дикого типа во время стафилококковой пневмонии.
он
ripk2
NF-kE
mdp 9
h2n
соон
Me О
он
nhr
Me
card9
nlrc2
Рисунок 2. NLRC2-ассоциированные внутриклеточные сигнальные пути
а-токсин
1_икАВ
PVL
Т1_Р2
МуЭ88
Про-И-1р, про-1Ы8, 1М1_РРЗ
Лизосома
МШРЗ-инфламмасома
р Пироптоз
■1
Рисунок 3. Активация и функционирование Ы1.ЙРЗ-инфламмасомы при стафилококковой пневмонии
Результаты исследования Ronan Kapetanovic и соавт. [46] свидетельствуют о более значимой протекторной роли NLRC2 в лейкоцитах, присутствующих в просвете альвеол, чем в лейкоцитах, локализованных в ткани легкого во время стафилококковой пневмонии.
Инфламмасомы
В настоящее время установлено, что в развитии воспалительного ответа на инфицирование Staphylococcus aureus участвуют макрофагальные и моноцитарные NLRP3-, NLRC5-, NLRP7-, AIM2-инфламмасомы, которые формируют активные формы IL-ip и IL-18. Развитие эффектов, связанных с активацией инфламмасом, во время стафилококковой инфекции протекает, как и во всех других случаях, в два этапа. На первом этапе происходит возбуждение TLR клеток макроорганизма PAMP бактериями Staphylococcus aureus, которое приводит к активации фактора транскрипции NF-kB, вызывая продукцию структурных протеинов инфламмасом и проформ интерлейкинов семейства 1, которые накапливаются во внутриклеточном пространстве. На втором этапе происходит формирование и активация инфламмасом. В частности, активация NLRP3-инфламмасомы связана с действием экзогенных факторов: бактериальных токсинов или вирусных нуклеотидов, асбеста, диоксида кремния, ультрафиолетового облучения; эндогенных факторов (молекулярных структур, ассоциированных с повреждением (damage-associated molecular patterns — DAMPS)): АТФ, митохондриальной ДНК (мтДНК), кристаллов (например, кристаллов уратов), агрегатов (например, р-амилоида), глюкозы, жирных кислот, холестерина. Изменение концентрации ионов калия, ассоциированное с их эффлюксом, за счет повышения проницаемости клеточной мембраны для K+ и Na+ является общим ассоциированным эффектом действия различных агонистов NLRP3-инфламмасомы. Необходимо подчеркнуть, что уменьшение внутриклеточной концентрации ионов K+ является достаточным фактором для активации NLRP3-инфламмасомы. Ассоциированная с ин-фламмасомами каспаза-1, расщепляя проформы интерлейкина, способствует формированию активных форм IL-ip, IL-18, которые могут быть секре-тированы во внеклеточное пространство, где они индуцируют воспалительные эффекты. Так, IL-ip вызывает многочисленные биологические эффекты, в том числе усиливает экспрессию провоспа-лительных цитокинов (TNF-a, IL-6, IL-37, G-CSF, GM-CSF), молекул адгезии (ICAM-1, VCAM-1 и VEGF), ферментов, участвующих в генерации активных кислород- и азотсодержащих метаболитов и синтезе медиаторов воспаления (NADPH, iNOS, COX-2, фосфолипазы А2). Также IL-ip опосредует активацию нейтрофилов и способствует фагоцитозу патогенов. Внутриклеточный избыток активированной каспазы-1 может привести к особой гибели макрофагов и моноцитов — пироптозу, который со-
провождается массивным высвобождением провос-палительных цитокинов и DAMP. Порообразующие токсины могут дестабилизировать лизофагосомы во время фагоцитоза золотистого стафилококка, что вызывает NLRP3-зависимую секрецию цитокинов и NLRP3-независимую гибель клеток. Протеин NLRC5 связывается с NLRP3 и усиливает секрецию цитокинов; NLRP7, связываясь с АТФ, способствует активации каспазы-1 в ответ на инфицирование Staphylococcus aureus [15, 20, 39, 72, 85]. Активация А1М2-инфламмасомы в иммуноцитах при стафилококковой инфекции происходит преимущественно при поражении центральной нервной системы [31].
NLRP3-инфламмасома
Во время стафилококковой инфекции триггерами NLRP3-инфламмасомы являются порофор-мирующие токсины: a-токсин, лейкоцидины А и B (LukAB) и лейкоцидин Пантона — Валентина (PVL) бактерий Staphylococcus aureus [38, 48, 71].
Токсины бактерий Staphylococcus aureus взаимодействуют со специфическими рецепторами клеток макроорганизма, фиксируются на поверхности мембраны и формируют поры, через которые высвобождаются ионы K+ и активируется катепсин B (cathepsin B — CTSB), который опосредует запрограммированный некроз и активацию NLRP3-инфламмасомы (рис. 3) [24, 72].
Robin R. Craven и соавт. [17] впервые показали, что a-гемолизин Staphylococcus aureus индуцирует NLRP3-инфламмасому в клетках культуры.
Альвеолярные макрофаги являются основной мишенью a-гемолизина бактерий Staphylococcus aureus. Данный a-гемолизин активирует NLRP3-инфламмасому в альвеолярных макрофагах как in vitro, так и in vivo. Интересно отметить, что активность a-гемолизина по отношению к другим типам клеток респираторного тракта может быть опосредована через NLRP3-независимые сигнальные пути. Нокаутные мыши Nlrp3-/-, лишенные протеина NLRP3, не полностью защищены от патогенного действия золотистого стафилококка, секретирую-щего a-гемолизин [48]. Ejiofor A.D. Ezekwe и соавт. [25] продемонстрировали, что для проявления активности a-гемолизина в эпителиальных и эндоте-лиальных клетках необходимо участие ADAM10. А в человеческих моноцитах протеин ADAM10 играет решающую роль в a-гемолизин-опосредованной активации NLRP3-инфламмасомы. Медикаментозная блокада взаимодействия ADAM10 с a-гемолизином приводит к снижению активации NLRP3-инфламмасомы и гибели моноцитов. Удаление протеина ADAM10 в иммуноцитах или глобальный дефицит протеина NLRP3, согласно данным экспериментальных исследований стафилококковой инфекции у мышей, сопровождаются снижением уровня летальности по сравнению с мышами дикого типа. В то же время удаление протеина ADAM10 в миелоидных клетках способствует повышению уровня бактериальной нагрузки [5].
Лейкоцидин LukAB является доминирующим токсином, который вызывает гибель человеческих фагоцитов во время стафилококковой инфекции [22]. Jason H. Melehani и соавт. [71] установили, что действие лейкоцидина LukAB Staphylococcus aureus достаточно для индукции такого уровня ка-спазы-1 и секреции IL-1 и IL-18 в CD14+ моноцитах, который может вызвать гибель клеток. Данные эффекты LukAB характеризуются зависимостью от связывания LukAB с его клеточным рецептором CD11b, которое приводит к активации NLRP3-инфламмасомы моноцитов. Значение LukAB в активации NLRP3-инфламмасомы при инфекции, вызванной Staphylococcus aureus, у человека, по мнению Jason H. Melehani и соавт. [71], вероятно, недооценено из-за данных, полученных при исследовании стафилококковой инфекции у мышей, клетки которых устойчивы к LukAB-опосредованному лизису. Лейкоцидин LukAB связывается с человеческим интегрином CD11b почти в 1000 раз активней, чем с мышиным CD11b [23].
Установлено, что PVL-чувствительные клетки первично связываются с субъединицей LukS-PV лейкоцидина Пантона — Валентина бактерий Staphylococcus aureus, а затем с субъединицей LukF-PV. Субъединица LukS-PV лейкоцидина PVL связывается с моноцитами, макрофагами и ней-трофилами, но не взаимодействует с лимфоцитами. Лейкоцидин PVL является сильным триггером NLRP3-инфламмасомы. Связывание лейкоциди-на PVL с моноцитами и макрофагами приводит к высвобождению каспазо-1-зависимых провос-палительных цитокинов IL-1 и IL-18. Лейкоци-дин PVL активирует NLRP3-инфламмасому мие-лоидных клеток. Специфическое ингибирование PVL-зависимой активации NLRP3-инфламмасомы значительно снижает вероятность развития последующего пироптоза [38].
Делеция гена Nlrp3 у мышей сопровождается улучшением клинического течения стафилококковой пневмонии, не оказывая влияния на уровень бактериальной нагрузки [48].
Высокая активность NLRP3-инфламмасомы приводит к развитию пироптоза, сопровождаемого гибелью клетки и выраженным поражением ткани легкого. Таким образом, медикаментозное ингиби-рование активности NLRP3-инфламмасомы может быть использовано в терапии тяжелой стафилококковой пневмонии. В частности, антигиперглике-мическое средство глибенкламид обладает NLRP3-ингибирующим действием [60].
NLRCe-инфламмасома
Молекула протеина NLRC5, принадлежащая к протеиновому субсемейству NLRC, содержит N-терминальный домен CARD, большой центральный домен NACHT и С-терминальный домен LRR, который характеризуется самой длинной аминокислотной последовательностью среди протеинов NLRC [99]. Протеин NLRC5, как и другие предста-
вители субсемейства NLRC, участвует в антибактериальной защите организма. Экспрессия NLRC5 отмечается в разнообразных типах клеток, в том числе в макрофагах, дендритных клетках, В-, Т-клетках и фибробластах. Экспрессию NLRC5 индуцирует IFN-y. Факторы вирулентности золотистого стафилококка, которые могли бы способствовать активации протеина NLRC5, до настоящего времени не идентифицированы. Показано, что нокаут NLRC5 в THPl-клетках (клетках линии человеческих моноцитов, полученных от пациента с острым моноци-тарным лейкозом) сопровождается выраженным снижением уровня секреции IL-1 в ответ на инфицирование золотистым стафилококком [18].
Ы1ЯР7-инфламмасома
АТФ-зависимый протеин NLRP7 участвует в различных пато- и физиологических процессах, в том числе в регуляции эмбрионального развития, процесса воспаления и в рекогниции микробных липопептидов [83]. Ген NLRP7 экспрессируется в моноцитах, Т- и B-клетках человека. Низкие концентрации протеина NLRP7 способствуют секреции IL-1ß, а высокий уровень содержания NLRP7 ин-гибирует расщепление проформы IL-1ß [42]. Протеин NLRP7 является сенсором ацилированных ли-попептидов бактерий Staphylococcus aureus. Нокаут NLRP7 в THP1 клетках проявляется низким уровнем Staphylococcus aureus индуцированной секреции IL-1ß и увеличением количества бактерий, расположенных внутриклеточно, но не влияет на активность Staphylococcus aureus индуцированной гибели клеток [49]. В то же время гиперэкспрессия NLRP7 в THP1 клетках сочетается с увеличением Staphylococcus aureus индуцированной гибели клеток [83].
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии какого-либо конфликта интересов при подготовке данной статьи.
References
1. Anas A, van der Poll T, de Vos AF. (2010). Role of CD14 in lung inflammation and infection. Crit Care. 2010;14(2):209. doi: 10.1186/ cc8850.
2. Armbruster NS, Richardson JR, Schreiner J et al.. PSM Peptides of Staphylococcus aureus Activate the p38-CREB Pathway in Dendritic Cells, Thereby Modulating Cytokine Production and T Cell Priming. J Immunol. 2016 Feb 1;196(3):1284-92. doi: 10.4049/jim-munol.1502232.
3. Armbruster NS, Richardson JR, Schreiner J, et al. Staphy-lococcus aureus PSM peptides induce tolerogenic dendritic cells upon treatment with ligands of extracellular and intracellular TLRs. Int J Med Microbiol. 2016 Dec;306(8):666-74. doi: 10.1016/j. ijmm.2016.09.002.
4. Barbar SD, Pauchard LA, Bruyère R et al. Mechanical Ventilation Alters the Development of Staphylococcus aureus Pneumonia in Rabbit. PLoS One. 2016 Jul 8;11(7):e0158799. doi: 10.1371/journal. pone.0158799.
5. Becker RE, Berube BJ, Sampedro GR et al. Tissue-specific patterning of host innate immune responses by Staphylococcus aureus a-toxin. J Innate Immun. 2014;6(5):619-31. doi: 10.1159/000360006.
6. Bekeredjian-Ding I, Stein C, Uebele J. The Innate Immune Response Against Staphylococcus aureus. Curr Top Microbiol Immunol. 2015Dec 15. doi: 10.1007/82_2015_5004.
7. Bergstr0m B, Aune MH, Awuh JA et al. TLR8Senses Staphylococcus aureus RNA in Human Primary Monocytes and Macrophages and Induces IFN-ß Production via a TAK1-IKKß-IRF5 Signaling Pathway. J Immunol. 2015 Aug 1;195(3):n00-U. doi: 10.4049/fimmunol.1403176.
8. Bhan U, Lukacs NW, Osterholzer JJ et al. TLR9 is required for protective innate immunity in Gram-negative bacterial pneumonia: role of dendritic cells. J Immunol. 2007 Sep 15;179(6):3937-46. doi: 10.4049/jimmunol. 179.6.3937.
9. Bjerkan L, Sonesson A, Schenck K. Multiple Functions of the New Cytokine-Based Antimicrobial Peptide Thymic Stromal Lym-phopoietin (TSLP). Pharmaceuticals (Basel). 2016 Jul 5;9(3):41. pii: E41. doi: 10.3390/ph9030041.
10. Byndloss MX, Keestra-Gounder AM, Bäumler AJ, Tsolis RM. NOD1 and NOD2: New Functions Linking Endoplasmic Reticulum Stress and Inflammation. DNA Cell Biol. 2016 Jul;35(7):311-3. doi: 10.1089/dna.2016.3396.
11. Caruso R, Warner N, Inohara N, Nünez G. NOD1 and NOD2: signaling, host defense, and inflammatory disease. Immunity. 2014Dec 18;41(6):898-908. doi: 10.1016/j.immuni.2014.12.010.
12. Chamaillard M, Giraridn SE, Viala J, Philpott DJ. Nods, Nalps and Naip: intracellular regulators of bacterial-induced inflammation. Cell Microbiol. 2003 Sep;5(9):581-92. doi: 10.1046/j.1462-5822.2003.00304.x.
13. Chantratita N, Tandhavanant S, Seal S et al. TLR4 genetic variation is associated with inflammatory responses in Gram-positive sepsis. Clin Microbiol Infect. 2017 Jan;23(1):47.e1-47.e10. doi: 10.1016/j.cmi.2016.08.028.
14. Chen YG, Zhang Y, Deng LQ et al. Control of Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus Pneumonia Utilizing TLR2 Agonist Pam3CSK4. PLoS One. 2016Mar 14;11(3):e0149233. doi: 10.1371/ journal.pone.0149233.
15. Choubey D, Panchanathan R. Absent in Melanoma 2 proteins in SLE. Clin Immunol. 2017 Jan 3;176:42-48. doi: 10.1016/j. clim.2016.12.011.
16. Conejeros I, Gibson AJ, Werling D et al. Effect of the synthetic Toll-like receptor ligands LPS, Pam3CSK4, HKLMand FSL-1 in the function of bovine polymorphonuclear neutrophils. Dev Comp Immunol. 2015 Oct;52(2):215-25. doi: 10.1016/j.dci.2015.05.012.
17. Craven RR, Gao X, Allen IC et al. Staphylococcus aureus alpha-hemolysin activates the NLRP3-inflammasome in human and mouse monocytic cells. PLoS One. 2009 Oct 14;4(10):e7446. doi: 10.1371/journal.pone.0007446.
18. Davis BK, Roberts RA, Huang MT et al. Cutting edge: NL-RC5-dependent activation of the inflammasome. J Immunol. 2011 Feb 1;186(3):1333-7. doi: 10.4049/jimmunol.1003111.
19. Dempsey A, Bowie AG. Innate immune recognition of DNA: A recent history. Virology. 2015 May;479-480:146-52. doi: 10.1016/j. virol.2015.03.013.
20. Dinarello CA. A clinical perspective ofIL-1ß as the gatekeeper of inflammation. Eur J Immunol. 2011 May;41(5):1203-17. doi: 10.1002/eji. 201141550.
21. Duggan JM, You D, Cleaver JO. Synergistic interactions of TLR2/6and TLR9 induce a high level of resistance to lung infection in mice. J Immunol. 2011 May 15;186(10):5916-26. doi: 10.4049/jim-munol.1002122.
22. DuMont AL, Yoong P, Liu X, et al. Identification of a crucial residue required for Staphylococcus aureus LukAB cytotoxicity and receptor recognition. Infect Immun. 2014 Mar;82(3):1268-76. doi: 10.1128/IAI.01444-13.
23. DuMont AL, Yoong P, Day CJ, et al. Staphylococcus aure-us LukAB cytotoxin kills human neutrophils by targeting the CD11b subunit of the integrin Mac-1. Proc Natl Acad Sci US A. 2013 Jun 25;110(26):10794-9. doi: 10.1073/pnas.1305121110.
24. DuMont AL, Torres VJ. Cell targeting by the Staphylococcus aureus pore-forming toxins: it's not just about lipids. Trends Microbiol. 2014 Jan;22(1):21-7. doi: 10.1016/j.tim.2013.10.004.
25. Ezekwe EA Jr, Weng C, Duncan JA ADAM10 Cell Surface Expression but Not Activity Is Critical for Staphylococcus aureus a-Hemolysin-Mediated Activation of the NLRP3 Inflammasome in Human Monocytes. Toxins (Basel). 2016 Mar 30;8(4):95. doi: 10.3390/toxins8040095.
26. Fioravanti J, Medina-Echeverz J, Berraondo P. Scavenger receptor class B, type I: a promising immunotherapy target. Immunotherapy. 2011 Mar;3(3):395-406. doi: 10.2217/imt.10.104.
27. Fisher JF, Mobashery S. Host-guest chemistry of the pepti-doglycan. J Med Chem. 2010 Jul 8;53(13):4813-29. doi: 10.1021/ jm100086u.
28. Fournier B. The function of TLR2 during staphylococcal diseases. Front Cell Infect Microbiol. 2013 Jan 4;2:167. doi: 10.3389/ fcimb.2012.00167.
29. Fournier B, Philpott DJ. Recognition of Staphylococcus aureus by the innate immune system. Clin Microbiol Rev. 2005Jul;18(3):521-40. doi: 10.1128/CMR..18.3.521-540.2005.
30. González-Zorn B, Senna JP, Fiette L et al. Bacterial and host factors implicated in nasal carriage of methicillin-resistant Staphylococcus aureus in mice. Infect Immun. 2005Mar;73(3):1847-51. doi: 10.1128/IAI.73.3.1847-1851.2005.
31. Hanamsagar R, Aldrich A, Kielian T. Critical role for the AIM2 inflammasome during acute CNS bacterial infection. J Neuro-chem. 2014May;129(4):704-11. doi: 10.1111/jnc.12669.
32. Hattar K, Grandel U, Moeller A et al. Lipoteichoic acid (LTA) from Staphylococcus aureus stimulates human neutrophil cytokine release by a CD14-dependent, Toll-like-receptor-independent mechanism: Autocrine role of tumor necrosis factor-[alpha] in mediating LTA-induced interleukin-8 generation. Crit Care Med. 2006 Mar;34(3):835-41. PMID: 16521278.
33. Haz,iot A, Hijiya N, Schultz Ket al. CD14plays no major role in shock induced by Staphylococcus aureus but down-regulates TNF-alpha production. J Immunol. 1999 Apr 15;162(8):4801-5. PMID: 10202023.
34. Hermann C, Spreitz,er I, Schröder NW et al. Cytokine induction by purified lipoteichoic acidsfrom various bacterial species--role ofLBP, sCD14, CD14 andfailure to induce IL-12 and subsequent IFN-gamma release. Eur J Immunol. 2002 Feb;32(2):541-51. doi: 10.1002/1521-4141(200202)32:2< 541:AID-IMMU541>3.0.CO;2-P.
35. Hilmi D, Parcina M, Stollewerk D et al. Heterogeneity of host TLR2stimulation by Staphylocoocus aureus isolates. PLoS One. 2014 May 8;9(5):e96416. doi: 10.1371/journal.pone.0096416.
36. Hoebe K, Georgel P, Rutschmann S et al. CD36 is a sensor of diacylglycerides. Nature. 2005 Feb 3;433(7025):523-7. doi: 10.1038/ nature03253.
37. Holm CK, Paludan SR, Fitzgerald KA. DNA recognition in immunity and disease. Curr Opin Immunol. 2013 Feb;25(1):13-8. doi: 10.1016/j.coi.2012.12.006.
38. Holzinger D, Gieldon L, Mysore Vet al. Staphylococcus aureus Panton-Valentine leukocidin induces an inflammatory response in human phagocytes via the NLRP3 inflammasome. J Leukoc Biol. 2012Nov;92(5):1069-81. doi: 10.1189/jlb.0112014.
39. Howrylak JA, Nakahira K. Inflammasomes: Key Mediators of Lung Immunity. Annu Rev Physiol. 2017 Feb 10;79:471-494. doi: 10.1146/annurev-physiol-021115-105229.
40. Inden K, Kaneko J, Miyazato A, et al. Toll-like receptor 4-dependent activation of myeloid dendritic cells by leukocidin of Staphylococcus aureus. Microbes Infect. 2009 Feb;11(2):245-53. doi: 10.1016/j.micinf. 2008.11.013.
41. Irvine KL, Hopkins LJ, Gangloff M, Bryant CE. The molecular basis for recognition of bacterial ligands at equine TLR2, TLR1 and TLR6. Vet Res. 2013 Jul 4;44:50. doi: 10.1186/1297-9716-4450.
42. Janowski AM, Sutterwala FS. Atypical Inflammasomes. Methods Mol Biol. 2016;1417:45-62. doi: 10.1007/978-1-49393566-6 2.
43. Jiang KF, Zhoa G, Deng GZ et al. Polydatin ameliorates Staphylococcus aureus-induced mastitis in mice via inhibiting TLR2-mediated activation of the p38 MAPK/NF-kB pathway. Acta Pharmacol Sin. 2017Feb;38(2):211-22. doi: 10.1038/aps.2016.123.
44. Juárez-Verdayes MA, Rodríguez-Martínez S, Cancino-Diaz ME, Cancino-Diaz JC. Peptidoglycan and muramyl dipeptide from Staphylococcus aureus induce the expression of VEGF-A in human limbal fibroblasts with the participation of TLR2-NFkB and NOD2-EGFR. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 2013 Jan;251(1):53-62. doi: 10.1007/s00417-012-2130-5.
45. Kang SS, Sim JR, Yun CH, Han SH. Lipoteichoic acids as a major virulence factor causing inflammatory responses via Toll-like receptor 2. Arch Pharm Res. 2016Nov;39(11):1519-29. doi: 10.1007/ s12272-016-0804-y.
46. Kapetanovic R, Jouvion G, Fitting C et al. Contribution of NOD2 to lung inflammation during Staphylococcus aureus-induced
pneumonia. Microbes Infect. 2010Sep;12(10):759-67. doi: 10.1016/j. micinf.2010.05.003.
47. Kapetanovic R, Nahori MA, Balloy V et al. Contribution of phagocytosis and intracellular sensing for cytokine production by Staphylococcus aureus-activated macrophages. Infect Immun. 2007 Feb;75(2):830-7. doi: 10.1128/IAI.01199-06.
48. Kebaier C, Chamberland RR, Alnle IC et al. Staphylococcus aureus a-hemolysin mediates virulence in a murine model of severe pneumonia through activation of the NLRP3 inflammasome. J Infect Dis. 2012 Mar 1;205(5):807-17. doi: 10.1093/infdis/jir846.
49. Khare S, Dorfleutner A, Bryan NB et al. An NLRP7-con-taining inflammasome mediates recognition of microbial lipopeptides in human macrophages. Immunity. 2012 Mar 23;36(3):464-76. doi: 10.1016/j.immuni. 2012.02.001.
50. Kim MR, Hong SW, Choi EB et al. Staphylococcus aureus-derived extracellular vesicles induce neutrophilic pulmonary inflammation via both Th1 and Th17 cell responses. Allergy. 2012 0ct;67(10):1271-81. doi: 10.1111/all.12001.
51. Knuefermann P, Sakata Y, Baker JS, et al. Toll-like receptor 2 mediates Staphylococcus aureus-induced myocardial dysfunction and cytokine production in the heart. Circulation. 2004 Dec 14;110(24):3693-8. doi: 10.1161/01.CIR.0000143081.13042.04.
52. Kobayashi KS, Chamaillard M, Ogura Y, et al. Nod2-depen-dent regulation of innate and adaptive immunity in the intestinal tract. Science. 2005Feb 4;307(5710):731-4. doi: 10.1126/science.1104911.
53. Kretschmer D, Gleske AK, Rautenberg M et al. Human for-myl peptide receptor 2 senses highly pathogenic Staphylococcus aureus. Cell Host Microbe. 2010 Jun 25;7(6):463-73. doi: 10.1016/j. chom.2010.05.012.
54. Kretschmer D, Hanzelmann D, PeschelA. Lipoprotein immu-noproteomics question the potential of Staphylococcus aureus TLR2 agonists as vaccine antigens. Proteomics. 2016 0ct;16(20):2603-4. doi: 10.1002/pmic.201600351.
55. Krüger A, Oldenburg M, Chebrolu C et al. Human TLR8 senses UR/URR motifs in bacterial and mitochondrial RNA. EMBO Rep. 2015Dec;16(12):1656-63. doi: 10.15252/embr.201540861.
56. Kumagai Y, Takeuchi O, Akira S. TLR9 as a key receptor for the recognition of DNA. Adv Drug Deliv Rev. 2008Apr 29;60(7):795-804. doi: 10.1016/j.addr.2007.12.004.
57. Kurokawa K, Gong JH, Ryu KH et al. Biochemical characterization of evasion from peptidoglycan recognition by Staphylococcus aureus D-alanylated wall teichoic acid in insect innate immunity. Dev Comp Immunol. 2011 Aug;35(8):835-9. doi: 10.1016/j. dci.2011.03.001.
58. Kurokawa K, Kim MS, Ichikawa R et al. Environment-mediated accumulation of diacyl lipoproteins over their triacyl counterparts in Staphylococcus aureus. J Bacteriol. 2012 Jul;194(13):3299-306. doi: 10.1128/JB.00314-12.
59. Kurokawa K, Lee H, Roh KB, et al. The Triacylated ATP Binding Cluster Transporter Substrate-binding Lipoprotein of Staphylococcus aureus Functions as a Native Ligand for Toll-like Receptor 2. J Biol Chem. 2009 Mar 27;284(13):8406-11. doi: 10.1074/jbc. M809618200.
60. Lamkanfi M, Mueller JL, Vitari AC et al. Glyburide inhibits the Cryopyrin/Nalp3 inflammasome. J Cell Biol. 2009 Oct 5;187(1):61-70. doi: 10.1083/jcb.200903124.
61. Lee IT, Lin CC, Hsu CK et al. Resveratrol inhibits Staphylococcus aureus-induced TLR2/MyD88/NF-KB-dependent VCAM-1 expression in human lung epithelial cells. Clin Sci (Lond). 2014 Sep;127(6):375-90. doi: 10.1042/CS20130816.
62. Leech JM, Lacey KA, Mulcahy ME et al. IL-10 Plays Opposing Roles during Staphylococcus aureus Systemic and Localized Infections. J Immunol. 2017Feb 6. pii: 1601018. doi: 10.4049/jim-munol.1601018.
63. Leissinger M, Kulkarni R, Zemans RL et al. Investigating the role of nucleotide-binding oligomerization domain-like receptors in bacterial lung infection. Am J Respir Crit Care Med. 2014 Jun 15;189(12):1461-8. doi: 10.1164/rccm.201311-2103PP.
64. Lembo A, Kalis C, Kirschning CJ, et al. Differential contribution of Toll-like receptors 4 and 2 to the cytokine response to Salmonella enterica serovar Typhimurium and Staphylococcus aureus in mice. Infect Immun. 2003 Oct;71(10):6058-62. doi: 10.1128/ IAI.71.10.6058-6062.2003.
65. Liu B, Fu Y, Feng S et al. Involvement of RP105 and tolllike receptors in the activation of mouse peritoneal macrophages by Staphylococcus aureus. Scand J Immunol. 2013 Jul;78(1):8-16. doi: 10.1111/sji.12050.
66. Luecke S, Paludan SR. Innate recognition of alphaher-pesvirus DNA. Adv Virus Res. 2015;92:63-100. doi: 10.1016/ bs.aivir.2014.11.003.
67. Lupfer C, Kanneganti TD. Unsolved Mysteries in NLR Biology. Front Immunol. 2013 Sep 17;4:285. doi: 10.3389/fimmu.2013.00285.
68. Maharana J, Dehury B, Sahoo JR et al. Structural and functional insights into CARDs of z,ebrafish (Danio rerio) NOD1 and NOD2, and their interaction with adaptor protein RIP2. Mol Biosyst. 2015Aug;11(8):2324-36. doi: 10.1039/c5mb00212e.
69. McLaughlin RA, Hoogewerf AJ. Interleukin-1beta-induced growth enhancement of Staphylococcus aureus occurs in biofilm but not planktonic cultures. Microb Pathog. 2006 Aug-Sep; 41(2-3):67-79. doi: 10.1016/j.micpath.2006.04.005.
70. Meduri GU, Kanangat S, Stefan J, Tolley E, Schaberg D. Cytokines IL-1beta, IL-6, and TNF-alpha enhance in vitro growth of bacteria. Am J Respir Crit Care Med. 1999 Sep;160(3):961-7. doi: 10.1164/ajrccm.160.3. 9807080.
71. Melehani JH, James DB, DuMont AL, Torres VJ, Duncan JA. Staphylococcus aureus Leukocidin A/B (LukAB) Kills Human Monocytes via Host NLRP3 and ASC when Extracellular, but Not Intracellular. PLoS Pathog. 2015 Jun 12;11(6):e1004970. doi: 10.1371/ journal.ppat.1004970.
72. Melehani JH, Duncan JA. Inflammasome Activation Can Mediate Tissue-Specific Pathogenesis or Protection in Staphylococcus aureus Infection. Curr Top Microbiol Immunol. 2016;397:257-82. doi: 10.1007/978-3-319-41171-2 13.
73. Miller LS, O'Connell RM, Gutierrez MA et al. MyD88 mediates neutrophil recruitment initiated by IL-1R but not TLR2 activation in immunity against Staphylococcus aureus. Immunity. 2006 Jan;24(1):79-91. doi: 10.1016/j. immuni.2005.11.011.
74. Mohamed W, Domann E, Chakraborty T et al. TLR9 mediates S. aureus killing inside osteoblasts via induction of oxidative stress. BMC Microbiol. 2016 Oct 3;16(1):230. PMID: 27716055. doi: 10.1186%2Fs12866-016-0855-8.
75. Mullaly SC, Kubes P. The role of TLR2 in vivo following challenge with Staphylococcus aureus and prototypic ligands. J Immunol. 2006Dec 1;177(11):8154-63.doi: 10.4049/jimmunol.177.11.8154.
76. Negrini TC, Arthur RA, Waeiss RA et al. Salivary epithelial cells as model to study immune response against cutaneous pathogens. Clin Transl Sci. 2014 Feb;7(1):48-51. doi: 10.1111/cts.12113.
77. Nguyen MT, Kraft B, Yu Wet al. The vSaa Specific Lipopro-tein Like Cluster (lpl) of S. aureus USA300 Contributes to Immune Stimulation and Invasion in Human Cells. PLoS Pathog. 2015 Jun 17;11(6):e1004984. doi: 10.1371/journal.ppat.1004984.
78. Niebuhr M, Schorling K, Heratizadeh A, Werfel T. Staphylococcal a-toxin induces a functional upregulation of TLR-2 on human peripheral blood monocytes. Exp Dermatol. 2015May;24(5):381-3. doi: 10.1111/exd.12674.
79. Nilsen NJ, Deininger S, Nonstad U et al. Cellular trafficking of lipoteichoic acid and Toll-like receptor 2 in relation to signaling: role of CD14 and CD36. J leukoc Biol. 2008 Jul;84(1):280-91. doi: 10.1189/jlb.0907656.
80. Parker D, Prince A. Staphylococcus aureus induces type IIFN signaling in dendritic cells via TLR9. J Immunol. 2012 Oct 15;189(8):4040-6. doi: 10.4049/jimmunol.1201055.
81. Peschel A, Otto M. Phenol-soluble modulins and staphylococcal infection. Nat Rev Microbiol. 2013 Oct;11(10):667-73. doi: 10.1038/nrmicro3110.
82. Pietrocola G, Arciola CR, Rindi S, et al. Toll-like receptors (TLRs) in innate immune defense against Staphylococcus aureus. Int JArtifOrgans. 2011 Sep;34(9):799-810. doi: 10.5301/ijao.5000030.
83. Radian AD, Khare S, Chu LH et al. ATP binding by NLRP7 is required for inflammasome activation in response to bacterial lipopeptides. Mol Immunol. 2015 Oct;67(2 Pt B):294-302. doi: 10.1016/j. molimm.2015.06.013.
84. Siegel SJ, Weiser JN. Mechanisms of Bacterial Colonization of the Respiratory Tract. Annu Rev Microbiol. 2015;69:425-44. doi: 10.1146/annurev-micro-091014-104209.
85. Sokolovska A, Becker CE, Ip WK, et al. Activation of caspase-1 by the NLRP3 inflammasome regulates the NADPHoxidase NOX2 to
control phagosome function. Nat Immunol. 2013 Jun;14(6):543-53. doi: 10.1038/ni.2595.
86. Sugitharini V, Shahana P, Prema A, Berla Thangam E. TLR2 and TLR4 co-activation utilizes distinct signaling pathways for the production of Th1/Th2/Th17cytokines in neonatal immune cells. Cytokine. 2016Sep;85:191-200. doi: 10.1016/j.cyto.2016.06.024.
87. Sun Y, Hise AG, Kalsow CM, Pearlman E. Staphylococcus aureus-induced corneal inflammation is dependent on Toll-like receptor 2 and myeloid differentiation factor 88. Infect Immun. 2006 Sep;74(9):5325-32. doi: 10.1128/IAI.00645-06.
88. Szweda P, Schielmann M, Kotlowski R, et al. Peptidogly-can hydrolases-potential weapons against Staphylococcus aureus. Appl Microbiol Biotechnol. 2012 Dec;96(5):1157-74. doi: 10.1007/ s00253-012-4484-3.
89. Takeuchi O, Hoshino K, Akira S. Cutting edge: TLR2-defi-cient and MyD88-deficient mice are highly susceptible to Staphylococcus aureus infection. J Immunol. 2000 Nov 15;165(10):5392-6. doi: 10.4049/jimmunol.165.10. 5392.
90. van der Meer AJ, Achouiti A, van der Ende A, et al. Toll-like receptor 9 enhances bacterial clearance and limits lung consolidation in murine pneumonia caused by methicillin resistant Staphylococcus aureus. Mol Med. 2016 Jun 24;22. doi: 10.2119/molmed.2015.00242.
91. von Eiff C, Becker K, Machka K,, Stammer H, Peters G. Nasal carriage as a source of Staphylococcus aureus bac-teremia. N Engl J Med. 2001 Jan 4;344(1):11-6. doi: 10.1056/ NEJM200101043440102.
92. Vu AT, Baba T, Chen Xet al. Staphylococcus aureus membrane and diacylated lipopeptide induce thymic stromal lymphopoietin in keratinocytes through the Toll-like receptor 2-Toll-like receptor 6 pathway. J Allergy Clin Immunol. 2010Nov;126(5):985-93.e1-3. doi: 10.1016/j.jaci.2010.09.002.
93. Wang R, Braughton KR, Kretschmer D et al. Identification of novel cytolytic peptides as key virulence determinants for community-
associated MRSA Nat Med. 2007Dec;13(12):1510-4. doi: 10.1038/ nm1656.
94. Wiese KM, Coates BM, Ridge KM. The Role of NOD-like Receptors in Pulmonary Infection. Am JRespir Cell Mol Biol. 2017Feb 3. doi: 10.1165/rcmb.2016-0375TR.
95. Wolf AJ, Arruda A, Reyes CN, et al. Phagosomal degradation increases TLR access to bacterial ligands and enhances macrophage sensitivity to bacteria. J Immunol. 2011 Dec 1;187(11):6002-10. doi: 10.4049/jimmunol.1100232.
96. Wu HM, Wang J, Zhang В, et al. CpG-ODN promotes phagocytosis and autophagy through JNK/P38 signal pathway in Staphylococcus aureus-stimulated macrophage. Life Sci. 2016 Sep 15;161:51-9. doi: 10.1016/j.lfs.2016.07.016.
97. Wu J, Ding Y, Bi Y et al. Staphylococcus aureus induces TGF-ß1 and bFGFexpression through the activation ofAP-1 and NF-kB transcription factors in bovine mammary gland fibroblasts. Microb Pathog. 2016 Jun;95:7-14. doi: 10.1016/j.micpath.2016.02.013.
98. Wu J, Chen ZJ. Innate immune sensing and signaling of cytosolic nucleic acids. Annu Rev Immunol. 2014;32:461-88. doi: 10.1146/annurev-immunol-032713-120156.
99. Yao Y, Qian Y. Expression regulation andfunction ofNLRC5. Protein Cell. 2013 Mar;4(3):168-75. doi: 10.1007/s13238-012-2109-3.
100. Zhu YM, Miao JF, Fan HJ, Zou SX, Chen WH. Protective effect of CpG-DNA against mastitis induced by Staphylococcus aureus infection in a rat model. Int Immunopharmacol. 2007Apr;7(4):435-43. PMID: 17321466. doi: 10.1016/j.intimp.2006.10.008.
101. Zivkovic A, Sharif O, Stich K et al. TLR 2 and CD14 mediate innate immunity and lung inflammation to staphylococcal Panton-Valentine leukocidin in vivo. J Immunol. 2011 Feb 1;186(3):1608-17. doi: 10.4049/jimmunol.1001665.
Получено 23.05.2017 ■
Абатуров О.С., Нкулна А.О.
ДЗ «Д^пропетровська медична академiя МОЗ Украни», м. Д^про, Укра'на
Розвиток iMyHHOï BiAnoBÏAi при стаф^ококовм пневмони (частина 2)
Резюме. У статп проаналiзовано роль образрозтзна-вальних рецептс^в, що беруть участь в рекогнщП пато-генасоцшованих молекулярних патершв Staphylococcus aureus. Показаш основи функцюнування макрофагальних i моноцитарних NLRP3, NLRC5, NLRP7, AIM2 шфлама-
сом, яш формують активш форми прозапальних цитокь шв IL-1p i IL-18 тд час розвитку пневмони, викликано! Staphylococcus aureus.
KrnMOBi слова: пневмотя; Staphylococcus aureus; iмунна вщповщь; образрозтзнавальш рецептори; шфламасоми
A.E. Abaturov, A.A. Nikulina
State Institution "Dnipropetrovsk Medical Academy of Ministry of Health of Ukraine", Dnipro, Ukraine
Development of the immune response in pneumonia due to Staphylococcus aureus (part 2)
Abstract. The article analyzes the role of pattern-recognition receptors involved in recognition of pathogen-associated molecular patterns of Staphylococcus aureus. There are shown the basic operation of macrophage and monocyte NLRP3, NLRC5, NLRP7, AIM2 inflammasomes that form the active
forms of pro-inflammatory cytokines IL-1-beta and IL-18 during the development of pneumonia caused by Staphylococcus aureus.
Keywords: pneumonia; Staphylococcus aureus; immune response, pattern-recognition receptors; inflammasome
