Механизм действия антимикробных пептидов на бактерии
Встраиваясь в мембрану бактериальной клетки, антимикробные пептиды создают в ней поры и отверстия, которые нарушают целостность оболочки клетки. Антимикробные пептиды действуют как своеобразные «молекулярные пули» – пробивают мембрану бактерии так, что ее содержимое вытекает, а сама клетка погибает. Помимо этого, существуют и другие механизмы антибиотического действия антимикробных пептидов. Например, антимикробный пептид пчелы апидецин (от латинского названия медоносной пчелы Apis melliphera) может «мешать» синтезу белка – одному из самых жизненно важных процессов, протекающих в том числе и внутри потенциально опасной бактериальной клетки. В результате дефицита белка бактерия погибает.
Антибактериальные пептиды могут поражать не только бактериальные клетки. Они действуют на некоторые вирусы с липидной оболочкой, на микроскопические грибки, на простейшие, на паразитов и на опухолевые клетки.
Антимикробные пептиды способны помогать другим компонентам иммунитета осуществлять свои функции. В частности, некоторые пептиды могут служить сигнальными молекулами для иммунных клеток, таким образом усиливая иммунный ответ.
Ученые продолжают активно изучать свойства антимикробных пептидов для создания на их основе антибиотиков нового поколения. Помимо токсического действия на патогены, эти лекарства могли бы стимулировать иммунный ответ организма, лечить злокачественные опухоли.
Сигнальные молекулы
Система иммунитета представлена множеством различных органов и клеток. Для того, чтобы иммунный ответ осуществлялся эффективно и все компоненты системы работали слаженно, необходимо регулировать работу иммунитета с помощью сигналов. В иммунной системе эту функцию выполняют небольшие сигнальные белки – цитокины. Цитокины – информационные белковые молекулы, которые продуцируются различными иммунными клетками – лимфоцитами, дендритными клетками, макрофагами, нейтрофилами, а также эндотелиальными, эпителиальными и другими типами клеток организма. Это своего рода сигнальный язык, с помощью которого компоненты иммунной системы связываются друг с другом.
Сигнальные молекулы цитокины регулируют межклеточные и межсистемные взаимодействия, определяют активность, стимуляцию или подавление роста, выживаемость клеток, а также процесс запрограммированной клеточной гибели – апоптоз. Цитокины обеспечивают согласованность действий иммунной, эндокринной и нервной систем в норме и при патологии – то есть во время заболеваний, действуя локально или системно – на организменном уровне.
Цитокины – важнейшие регуляторы воспаления. Процесс воспаления – это естественный защитно-приспособительный механизм, который сопровождается патологическими реакциями. Они, к слову, были описаны еще древними врачами:
1. rubor – краснота;
2. tumor – опухоль (отек);
3. calor – жар (повышение температуры);
4. dolor – боль;
5. functio laesa – нарушение функций поврежденной ткани.
Процесс воспаления направлен на устранение повреждающего агента. Им может быть патоген – бактерия, вирус, грибок, паразит или какое-либо раздражающее вещество – аллерген. В результате воспаления часто могут быть повреждены собственные клетки и ткани организма. Особенную опасность представляют те случаи, когда реакции воспаления выходят из-под контроля. Например, анафилактический шок или анафилаксия – острая реакция гиперчувствительности немедленного типа, которая иногда развивается в результате повышенной чувствительности организма к какому-либо аллергену. При этом иммунные клетки стремительно выбрасывают множество медиаторов воспаления, которые провоцируют отек верхних дыхательных путей, бронхоспазм, ларингоспазм, падение артериального давления и другие симптомы. Если вовремя не оказать правильную медицинскую помощь человеку с подобными симптомами, то он может погибнуть – в том числе и от удушья. Чтобы не допускать таких острых реакций, иммунная система регулирует интенсивность воспалительного процесса – поддерживает его ограниченное время и прекращает при помощи противовоспалительных сигнальных молекул.
По характеру усиления или сдерживания воспаления молекулы цитокинов можно поделить на два типа – провоспалительные и противовоспалительные. В тех случаях, когда необходимо активно бороться с инфекцией и запускать в организме процессы воспаления, иммунные клетки производят провоспалительные цитокины. В иных случаях, когда воспаление нужно подавить – противовоспалительные. Для того, чтобы иммунная система успешно выполняла свои функции, необходимо поддержание баланса действующих цитокинов.
Существует три типа цитокинов – интерлейкины, интерфероны и хемокины. Эти соединения обладают широким спектром биологической активности, однако основная их функция – координировать иммунный ответ.
Интелейкины (ILs) – это группа из 36 типов сигнальных белковых молекул (от IL-1 до IL-36). Интелейкины получили свое название потому, что впервые были обнаружены в лейкоцитах и регулировали взаимодействия между ними. Эти молекулы синтезируются в различных клетках организма. Существуют провоспалительные (IL-1, IL-6, IL-17 и др.) и противовоспалительные (IL-4, IL-10, IL-13 и др.) цитокины. В зависимости от типа молекул, воспаление можно вызвать, или, напротив, подавить его.
Интерфероны (IFNs) – группа сигнальных молекул, которые синтезируется клетками организма в ответ на присутствие патогенов – вирусов, бактерий, паразитов, а также реагируют на наличие опухолевых клеток. Интерфероны названы так потому, что они «мешают» вирусам в клетке размножаться. Они препятствуют синтезу белка в зараженной клетке на этапе трансляции, то есть при переводе последовательности РНК в цепочку аминокислот на рибосомах клетки. Если синтез белка не происходит, то не происходит образования вирусных белков. В результате вирус не может распространяться в организме. Также интерфероны активируют иммунные клетки – натуральные киллеры и макрофаги – и усиливают синтез молекул MHC, которые участвуют в презентации антигена. Таким образом, чем больше на поверхности зараженной клетки молекул MHC с участком антигена, тем эффективнее T-лимфоциты распознают зараженные вирусом клетки и запускают каскад иммунных реакций.
Существует около 20 видов интерферонов, которые делятся на 3 класса.
Производство молекул интерферонов первого класса (IFN type I) запускается тогда, когда в организме оказываются вирусные клетки. Клетка высвобождает некоторые виды интерферонов для того, чтобы «предупредить» соседние клетки об опасности и привлечь иммунные клетки для борьбы с вирусом. Единственный интерферон второго класса IFN-γ, синтезирующийся в организме человека, активирует макрофаги, напрямую останавливает размножение вирусов и усиливает синтез молекул MHC. IFN-γ синтезируется натуральными киллерами, T-лимфоцитами и клетками эпителиев. Об интерферонах третьего класса (IFNtype 3) пока науке известно не так много, но совершенно точно известно, что их синтез запускается и при вирусной, и при грибковой инфекции.
