LİPİDLER ve İNFLAMASYON (2)

1. LİPİDLER ve İNFLAMASYON(2)

2. LİPOPOLİSAKKARİD (LPS) • LPS, Gram(-) bakteri dış membranında bulunan ve hayvanlarda güçlü immün yanıt oluşturan büyük bir moleküldür. • Endotoksin olarakta tanımlanır. • Molekül 3 parçadan oluşur: 1) Polisakkarid yan zinciri 2) Kor polisakkarid 3) Lipid A

5. Lipid A: • Lipid A, disakkarid yapıda olup, doğada pek sık rastlanmayan yağ asidleri (3-6 adet) içerir (örn. Beta-hidroksi miristik, laurik, palmitik asidler gibi). • Lipid A, bakteriye bağlı oluşan toksisiteden sorumlu kısımdır. • Bakteri hücresi immün sistem tarafından parçalandığında, açığa çıkarak dolaşıma karışan ve lipid A içeren membran parçaları, ateş, diyare ve olası fatal endotoksik (septik şok) soktan sorumludur. • LPS molekülü, içerdiği lipid A komponenti aracılığı ile, CD14/TLR4/MD2 reseptör kompleksi üzerinden pekçok hücrede, özellikle makrofajlarda, pro-inflamatuar sitokinlerin sekresyonunu artırır.

6. + LBP + LBP

7. LPS RESEPTÖRLERİ • Monosit ve makrofajların yüzeyinde, LPS’nin lipid A parçasını tanıyan ve bağlayan 3 molekül tanımlanmıştır: 1) CD14 (sCD14 ve mCD14) 2) Makrofaj scavenger reseptör (SR) 3) β2 lökosit integrinleri (CD11a/CD18, CD11b/CD18 ve CD11c/CD18. Bunlara kısaca CD11/CD18 denir). - CD14 ve CD11/CD18’in hücrede, fagositoz aktivasyonu, bakterinin internalizasyonu ve bakterisidal defansın aktivasyonu gibi olayları sağlayan sinyali başlatma özelliği vardır.

8. CD14 Reseptör • “Cluster of differentiation 14” (group of cell surface marker proteins) CD14 diye de bilinen insan geninin adı. • CD14’ün 2 formu vardır. • Glikosilfosfatidilinositol kuyruğu ile membrana saplanmış (mCD14) veya soluble (sCD14). • Soluble CD14, ya direkt olarak intrasellüler vesiküllerden salgılanır (56 KDa) ya da bağlı formdan kurtulmak suretiyle (48 KDa) oluşur. • CD14,bakteriyel LPS’nin tespit ve tanımında, toll-like reseptör TLR-4 ve MD-2 ile birlikte, yardımcı-reseptor rolü oynar. • CD14, LPS’yi sadece LBP varlığında bağlayabilir.

9. LPS, CD14’ün ana ligandıdır, ancak CD14 diğer patojen associated molecular pattern’leride (PAMP) tanır. • CD14’ün LPS bağlaması spesifik değildir. • İn vitro çalışmalarda, CD14’ün Gram(+) bakteri ve mikobakteri kökenli materyalleri de bağladığı ve onlara karşı olan cevabıda artırdığı gösterilmiştir. • İlave olarak, CD14 endojen anyonik fosfolipidlere (fosfotidilserin ve fosfotidilinozitol gibi) karşı da yüksek afinite gösterir. • Fosfotidilserin’e olan afinitesi, yüzeyinde CD14 içeren makrofajların, apoptotik hücreleri tanıması ve fagosite etmesinde rolü olabilir.

10. CD14 başlıca makrofajlar ve nötrofiller (10 kat daha az) de vardır. • sCD14 ise karaciğer ve monositler tarafından salıverilirve CD14’e sahip olmayan hücreleri LPS’ye duyarlı kılmak için düşük konsantrasyonda olması yeterlidir. • sCD14 anne sütünde de mevcuttur ve bunun yenidoğanda gastrointestinal floranın gelişiminde rolü olduğuna inanılmaktadır. • CD14(+) hücreler monosittir ve bunlar başka hücrelere dönüşebilirler(dendritic cells). Dönüşüm sitokinler tarafından tetiklenebilir (GM-CSF ve IL-4).

12. Makrofaj Scavenger Reseptörleri (SR) • Scavenger reseptorler (SR) myeloid hücrelerde (makrofaj ve dendritic hücreler) ve endotel hücrelerinde bulunur. • Atık veya kullanılmayan maddelerin (modifiye host molekülleri ve apoptotik hücreler) uptake’i ve temizlenmesinde önemli rolleri vardır. • Aynı zamanda mikroorganizmaların ve onların ürünlerinin (LTA, LPS, intrasellüler bakteri ve CpG DNA) bağlanmasında ve fagosite edilmesinde rol oynarlar. • Hücre morfolojisini değiştirebilirler ve sitokinler ekpresyonlarını etkiler. • Oksitlenmiş veya asetillenmiş (modified) LDL moleküllerinide tanır ve uptake edilmelerini sağlarlar. • SRs, modifiye LDL ile birlikte, negatif yüklü makromoleküllerin tanınmasını ve uptake’ini sağlayan reseptörlerdir.

13. Integrins • İntegrinler, hücrelerin, etraflarındaki dokuya (başka bir hücre veya ekstrasellüler matriks) bağlanmasına aracılık eden reseptörlerdir. • Cell signaling üzerinde de rolleri vardır ve bu yolla hücrelerin şeklini, hareket edebilirliğini ve hücre siklusunun regülasyonunu sağlarlar. • Sadece outside-in signalling, değil aynı zamanda inside-out signalling’de yaparlar. • Bu yolla çevresel değişikliklere çabuk ve esnek yanıtlar oluşumunu sağlarlar, örn. plateletler ve koagülasyonun oluşması. • Pekçok tipleri vardır ve hayvanlar için yaşamsal öneme sahiptirler. (hook, cell migration)

14. Lipopolisakkarid Bağlayan Protein (LBP) • 50-kDa ağırlıkta bir polipeptid olup karaciğerde sentezlendikten sonra, glikosile edilir ve 58-, 60-kDa bir glikoprotein olarak kana salıverilir. • Normalde serumda vardır ve miktarı 5-15 μg/ml’dir. Akut-faz reaksiyonunda 10-50 kat artar. • Sekretuar klas 1 akut-faz proteinidir. • Lipid transfer/LPS bağlayan protein (LT/LBP) ailesinin bir üyesidir. Bu ailede bulunan diğer üyeler, bakterisidal permeabilite artırıcı protein (BPI), kolesteril ester transfer protein (CEPT) ve fosfolipid transfer protein (PLTP)’dir.

15. LBP geni, LPS, Gram(-) bakteri, non-infeksiyöz ajanlar (ör. Terpentin), IL-1, IL-6 ve TNF-alfa tarafından indüklenir. • LPS’nin lipid A kısmına yüksek afinite ile bağlanır, LPS’nin monomerizasyonunu artırır ve hücrelerdeki bağlanma yerine transferini katalize eder (CD14 reseptörüne) (TLR4 aracılığıyla). • Serum ortamına LBP eklenmesi, LPS aracılı stimule olan CD14(+) hücrelerin sayısını 100-, 1000- kat artırır. • LBP, LPS’yi soluble CD14’e transfer eder ve bu yolla mCD14(-) hücreleride (endotel, epitel gibi) aktive eder.

17. LBP, canlı bakteriye bağlanıp onun fagosite edilmesine de aracılık edebilir. • Gram(+) bakteri hücre membranında bulunan lipoteikoik acid (LTA)’in, mikobakterilerin, mikoplasmaların ve spiroketlerin oluşturduğu immün yanıtlar, LBP ve CD14 tarafından artırılır (TLR2 aracılığıyla). • LBP-knockout hayvan deneylerinde, LPS injeksiyonuyla oluşan septik şok belirtileri ve ölüm engellenmişken, in vivo bakteri injeksiyonu ile oluşan immün yanıt azalmış ve mortalite artmış bulunmuştur. • Yeni tedavi yaklaşımı: Antibiyotik tedavisi + LBP inhibisyonu

18. LBP, yüksek konsantrasyonlarda, LPS’yi, aynı zamanda HDL’ye ve LDL’ye transfer ederek detoksifiye edilmesine de aracılık edebilir. • LBP, apoA- ve apoB- içeren lipoproteinlerle bağlanabilir. • VLDL ve şilomikronlarla da bağlanabilir. • Serum HDL miktarının 2 kat artırılmasının, şiddetli sepsislerde koruyucu olduğu da gösterilmiştir. • Yüksek konsantrasyonda LBP’nin inhibitör etkisi LTA bağımlı sitokin artışınıda engellemiştir. • İnflamatuvar reaksiyonlarda “two-edge sward” etkili. • Yeni tedavi yaklaşımı: Antibiyotik + Sentetik HDL? veya apoA1-mimetik peptidler?

19. Toll-like Reseptörler (TLRs) • TLRs innate immün sistemde önemli rolleri olan proteinlerdir. • Mikroplardan köken alan molekülleri tanırlar. • Mikroplar deri ve GİS mukozası gibi fiziksel bariyerlere ulaştıklarında, TLRs tarafından tanınırlar ve immün sistem hücreleri uyarılır. • İsimleri, Drosophila’da tanımlanmış olan ve Toll diye adlandırılan genin sentezlediği protein ile benzerlik göstermesinden dolayı verilmiştir.

20. Drosophila melanogaster Türkçe'de "sirke sineği", İngilizce'de "meyve sineği (Fruit Fly)"

21. Aktivasyonlarını takiben immün hücrelerde: • Sitokin sentezi artar ve inflamasyona neden olur. • Fagositoz ve bakterinin sindirimi. • Antijenlerin CD4+ T hücrelere sunumu olur. • Etken viral ise, hücre protein üretimini durdurup apoptozise gider • İnterferon salgılanır. • TLRs, fagositoz ve adezyondan daha ziyade,sitokin sentezi ve hücresel aktivasyondan sorumludur.

24. TLRs hem omurgalı hem de omurgasızlarda mevcuttur ve immün sistemin en korunmuş komponentlerinden biridir. • İnsanda ve farede 13 TLRs (TLR1 - TLR13) tanımlanmıştır. • TLRs, pattern recognition receptor (PRR)’lerdendir ve patojenlerde olan ve konakçı molekülleri ile karıştırılmayan, genel olarak PAMPs diye adlandırılan, molekülleri tanırlar. • PAMPs, patojenler için yaşamsal öneme sahip olmaları nedeniyle elimine edilemezler ve mutasyona uğramazlar (evolutionarily conserved). Aynı durum TLRs için de geçerlidir.

25. PAMPs: LPS, lipoproteinler, lipopeptidler, flagellin, viral double-stranded RNA, bakteriyel veya viral DNA-CpG, diğer DNA ve RNA. • İlave olarak non-self liganlar olarak tanımlanan moleküller: Taxol, canlı Mycobacterium tuberculosis (Mtb) bacilli, respiratuar syncytial virus (RSV), fare meme tümörü virusu, murine lösemi virusu. • Patojenin TLR4-MD2 ile bağlanması çok güçlü immün yanıt oluşturur. • TLR4-MD-2, sepsiste, yeni ilaç geliştirilmesinde hedef molekül olma potansiyeline sahiptir.

26. TLRs’lerin endojen aktivatörleri otoimmün ve steril inflamasyonun eşlik ettiği diğer hastalıklarda rol oynayabilir (iskemik kalp, RA, artrit): - Surfactant protein-A • HSP60 (Chlamydia and human) - HSP70 - Fibronectin domain A, fibrinogen - Saturated fatty acid • Minimally modified LDL (low density lipoprotein) • Host DNA ve RNA from damaged cells

27. Mediators of Inflammation Volume 2006, Article ID 64980, Pages 1–6 Research Communication The Evaluation of the Role of Beta-Hydroxy Fatty Acids on Chronic Inflammation and Insulin Resistance A. S. Soydan, H. S. Dokmetas, M. Cetin, A. Koyuncu, E. Kaptanoglu, and H. Elden

28. HEDEF MOLEKÜLLER • Yağ asidleri (özellikle sature olanlar) • Kompleks lipidler (fosfolipidler) • CD14 ve diğer CD reseptörler • LBP • TLRs ve MD2 • Sinyal transdüksiyon proteinleri • Bazı nükleer proteinler ve reseptörleri ve - DİYET…