Soweit ich weiß, können Bakterien keine Zytokine wie Interleukine produzieren. Ich habe jedoch keine Erklärung gelesen, warum sie dies nicht können. Vielleicht hat es mit einer evolutionären Einschränkung zu tun. Wenn dies jedoch der Fall ist, warum sollten Bakterien nicht in der Lage sein, während ihrer Evolution neue Funktionen wie die Produktion von Zytokinen zu übernehmen, insbesondere intrazelluläre Bakterien, die sich in Immunzellen befinden. Wenn Bakterien sich diese Funktion nicht aneignen konnten, dann hat das vielleicht mit einer biologischen Einschränkung zu tun (Größe der Proteine, Aminosäurezusammensetzung, Maschinerie oder bioenergetische Kapazität). Wenn jemand den genauen Grund kennt oder eine sachkundige Erklärung hat, würde ich es wirklich gerne lesen. Danke.
Es scheint besonders angebracht, von vornherein darauf hinzuweisen, dass viele Zytokine entzündungshemmend/immunsuppressiv sind . Das Immunsystem hat sich entwickelt, um Krankheitserreger aus dem Körper zu entfernen, und normalerweise wirken diese Zytokine, um die Immunantwort zu deaktivieren, sobald eine Infektion beseitigt wurde. Es sollte nicht überraschen, dass Krankheitserreger eine gemeinsame Abwehr gegen das Immunsystem entwickelt haben, einschließlich der Interferenz mit Zytokinnetzwerken und sogar der Produktion von entzündungshemmenden Zytokin-Homologen, angeblich um die Immunantwort zu untergraben. Nachfolgend sind nur einige Beispiele dafür aufgeführt.
Viele Viren nutzen die Strategie, Homologe von zellulären Zytokinen oder Zytokinrezeptoren zu verwenden, um virusinfizierte Zellen vor der Immunabwehr zu schützen und das Überleben des Virus im Wirt zu verbessern. Das Vorhandensein viruscodierter Homologe von Zellproteinen kann ein Indikator für die Bedeutung dieser Zellkomponenten in Immunmechanismen zur Bekämpfung dieses Virus in vivo sein . Eine Reihe von Herpesviren beherbergen Homologe von IL-10. Epstein-Barr-Virus (EBV)-codiertes IL-10 (ebvIL-10), das erste identifizierte virale Homolog von IL-10, teilt viele, aber nicht alle biologischen Aktivitäten mit zellulärem IL-10 und spielt möglicherweise eine wichtige Rolle bei der Wirt-Virus-Interaktion. Neben EBV besitzt ein weiteres Virus, das Orf-Pockenvirus (OV), das Menschen infizieren kann, ein eigenes IL-10-Homolog, ovIL-10.
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IL-10 hat mehrere immunsuppressive Aktivitäten, die für CMV günstig wären, wie Herunterregulierung der MHC-Klasse-I- und -II-Expression, Hemmung der Produktion von entzündlichen Zytokinen und Störung der Antigenpräsentation. Eine murine CMV-Infektion induziert eine transiente frühe Expression von IL-10, das eine wesentliche Rolle bei der Herunterregulierung von MHC Klasse II spielt. Eine EBV-Infektion verursacht nicht nur die Expression von ebvIL-10, sondern auch von humanem IL-10. Wir haben hier gezeigt, dass menschliches CMV sein eigenes funktionelles IL-10-Homolog kodiert, das von CMV-infizierten Zellen exprimiert wird. Daher scheint es wahrscheinlich, dass Herpesviren viele Vorteile erlangen, indem sie IL-10-spezifische biologische Aktivitäten entweder von Virus-kodierten oder Wirts-IL-10s nutzen.
Ein weiterer faszinierender Aspekt in der Parasitenbeziehung ist die Tatsache, dass Parasiten Faktoren freisetzen können, die Wirtszytokine nachahmen. Zum Beispiel ahmten (1) Hydatid-Flüssigkeitsfraktionen IL-1, IL-2 und IL-6 nach; (2) ein IFN-γ-Homolog, das an den IFN-γ-Rezeptor bindet und eine Veränderung in Lymphzellen auslöst, wurde in einem Darmnematoden identifiziert; (3) zwei Homologe des humanen Makrophagen-Migrationsinhibitionsfaktors (MIF) wurden in der humanen parasitären Nematode Brugia malayi charakterisiert und als Bm-MIF-1 und Bm-MIF-2 bezeichnet, die beide funktionelle Eigenschaften aufweisen, die denen des humanen MIF-Gegenstücks ähnlich sind; (4) Toxoplasma gondii setzt Cyclophilin-18 (C-18) frei, das über den Chemokinrezeptor CCR5 signalisiert, was zur IL-12-Synthese durch dendritische Zellen und zu einer starken Schutzreaktion führt; (5) der BandwurmEs wurde gezeigt, dass Hymenolepis diminuta ein IL-12-ähnliches Peptid exprimiert, wobei eine der vorgeschlagenen Hypothesen darin besteht, dass das Peptid als kompetitiver Antagonist für den IL-12-Rezeptor wirken könnte und somit zur allgemeinen Immunsuppression beiträgt.
Ich habe keine so expliziten Beispiele für Bakterien gefunden, die Cytokin-Homologe produzieren. Ihre Fähigkeit, immunmodulierende, parakrine Signalproteine zu produzieren, was im Wesentlichen die Definition eines Zytokins ist, ist jedoch bekannt. Die folgenden Reviews sind recht umfangreich und liefern zahlreiche Beispiele:
In den letzten Jahren wurde deutlich, dass Bakterien viele Moleküle produzieren, die tiefgreifende Auswirkungen auf die Fähigkeit von Leukozyten und Gewebezellen haben, ausgewählte Cytokin-Netzwerke zu produzieren. Daher muss die Aufmerksamkeit von der gegenwärtigen Ansicht der Wirtszelle als einzigem kontrollierenden Faktor in der Zytokinbiologie, sobald das Bakterium diese Zelle stimuliert hat, zu einer wechseln, in der das Bakterium seine exportierten oder strukturellen Moleküle modifiziert oder durch direkte Wechselwirkung mit die Zelle, Zytokinnetzwerke direkt modifizieren können.
Jüngste transgene Zytokin-Knockouts zeigen, dass die normale gutartige Reaktion auf die kommensale Darmmikroflora in Abwesenheit der Zytokine Interleukin 2 oder Interleukin 10 zu einem tödlichen Entzündungszustand wird ... Wir schlagen vor, dass die Fähigkeit des vielzelligen Organismus, harmonisch mit seiner kommensalen Mikroflora zu leben, muss hängen von der gegenseitigen Signalübertragung ab, an der eukaryotische Zytokine und prokaryotische Zytokin-ähnliche Moleküle beteiligt sind. Eine solche interaktive Signalübertragung baut nicht-entzündliche Zytokinnetzwerke in Geweben auf, die den Hintergrund bilden, auf dem Reaktionen auf infektiöse Mikroorganismen aufgebaut und verknüpft werden müssen ... Es ist nun klar, dass Bakterien eine große Anzahl unterschiedlicher Moleküle enthalten und produzieren, die selektiv induzieren können Synthese von sowohl entzündungsfördernden als auch immunmodulatorischen/entzündungshemmenden Zytokinen.
Schließlich werden in dieser Übersicht die Mechanismen diskutiert, durch die Bakterien solche zytokinähnlichen Moleküle gemeinsam entwickeln können:
Jüngste Studien haben begonnen zu zeigen, dass viele bakterielle Pathogene die Funktion von Wirtsproteinen nachahmen, um die Wirtsphysiologie und Zellfunktionen zum Nutzen der Mikrobe zu manipulieren. Dies steht im Gegensatz zu den Strategien, die von einigen Pathogenen verwendet werden, die mikrobielle Produkte mit Aktivitäten beinhalten, denen klare Gegenstücke in eukaryontischen Zellen fehlen. Hier betrachten wir aktuelle strukturelle Arbeiten, die einzigartige Einblicke in die Mechanismen der Wirtsmimikry durch bakterielle Virulenzfaktoren bieten. In einigen Fällen sind diese Faktoren Homologe von Wirtsproteinen, die in das Genom des Krankheitserregers eingebaut und zu dessen Nutzen ausgehebelt wurden. In anderen hat die konvergente Evolution neue Effektoren hervorgebracht, die keine offensichtliche Beziehung zu Wirtsfaktoren haben. Obwohl auf Sequenzebene verborgen,
Bakterien produzieren auf natürliche Weise keine Zytokine (während einige für die Immunsuppression „nützlich“ sein könnten, können Bakterien keine menschlichen Gene/DNA verwenden, die Introns enthält , und die Chance, zufällig ein Gen zu finden, das das richtige Protein herstellt, wäre groß astronomisch niedrig).
Allerdings KÖNNEN Bakterien Zytokine produzieren, wenn sie dazu konstruiert sind: Hier ist ein Unternehmen, das verschiedene Zytokine verkauft, von denen viele in E. coli produziert werden . Damit dies funktioniert, musste das Unternehmen alle Introns aus den Zytokin-produzierenden Genen entfernen und dem Gen einen bakteriellen Promotor hinzufügen.
Das einzige, was für die Funktion einiger menschlicher Moleküle (z. B. Antikörper) erforderlich ist, die Bakterien (zumindest mit der derzeitigen Technologie) nicht produzieren können, sind Glykosylierungen von Proteinen. Ich habe es schnell überprüft und es sieht nicht so aus, als wären Zytokine glykosyliert (zumindest im Prinzip, es gibt sehr wahrscheinlich einige Ausnahmen).
Chris
Kanadier
Vance L. Albaugh