När en mikrobiell infektion inträffar måste kroppen varnas för närvaron av potentiellt skadliga patogener. Detta sker genom specialiserade receptorer som kallas mönsterigenkänningsreceptorer (PPR) och som främst uttrycks på immunceller.
Dessa receptorer känner igen bevarade molekylära strukturer som kallas patogen- eller skadeassocierade molekylära mönster (PAMP och DAMP) och som finns i mikrober som bakterier, virus, parasiter eller svampar. Dessa motiv är vanligtvis specifika för mikroorganismen (dvs. de finns inte i värden och betraktas därför som ”icke-själva”). De är också viktiga för dess livskraft och är därför mindre utsatta för förändringar som annars skulle göra det svårare för värden att känna igen dem.
En av de bäst karakteriserade PAMP är lipopolysackarid (LPS), en specifik beståndsdel i gram – bakterier som känns igen av den tollliknande receptorn TLR4.
Nedan följer några exempel på PAMPs (figur 1):
Glykaner
- Lipoglykaner som lipopolysackarid, en komponent i grambakteriernas yttre membran
- Peptidoglykaner som bakteriell muramyldipeptid
- b-1,3-glukaner från cellväggen hos olika svamparter
Proteiner
- bakteriernas flagellin
Nukleinsyror (RNA eller DNA)
Mikrobiella nukleinsyror har vanligen egenskaper som känns igen som icke-självständiga av värden.
- Placering: Mikrobiella nukleinsyror kan finnas på specifika platser, t.ex. endosomer, där värdnukleinsyror normalt inte finns. TLR7 känner till exempel igen viralt RNA i endosomerna.
- Egenskaper: Mikrobiella nukleinsyror har ofta en specifik struktur, längd eller modifiering, t.ex. bakteriellt DNA som innehåller ometylerade upprepningar av dinukleotid CpG eller viralt dubbelsträngat (ds) eller enkelsträngat (ss) RNA.
För att upptäcka patogener som bakterier och virus är immunförsvaret utrustat med receptorer som kallas mönsterigenkänningsreceptorer (PRRs) som är specialiserade på att känna igen dem. Dessa receptorer är en viktig del av det medfödda immunförsvaret. De uttrycks främst av antigenpresenterande celler som dendritiska celler och makrofager, men de finns också i andra immunceller och icke-immuna celler.
PRRs är indelade i fyra familjer:
- Toll-liknande receptorer (TLR)
- Nukleotidbindande oligomeriseringsdomän-liknande receptorer (NLR)
- C-typ lektinreceptorer (CLR)
- RIG-1-liknande receptorer (RLR)
Dessa receptorer är strategiskt lokaliserade i cellen. De finns på cellytan för att känna igen extracellulära patogener som bakterier och svampar, i endosomerna där de känner igen intracellulära inkräktare som virus och slutligen i cytoplasman.
Dessa receptorer känner igen konserverade molekylära strukturer hos patogener. Dessa motiv, som kallas patogen- eller mikrobassocierade molekylära mönster (PAMPs eller MAMPs), är vanligtvis specifika för mikroorganismen och viktiga för dess livskraft. PAMPs som hittills har identifierats är proteiner (t.ex. bakteriellt flagellin), nukleinsyror (t.ex. viralt ssRNA) eller glykaner (t.ex. bakteriell lipopolysackarid (LPS))
De fyra PRR-familjerna skiljer sig vanligen åt i fråga om ligandigenkänning, signaltransduktion och subcellulär lokalisering (figur). Vid aktivering inducerar de olika cellulära reaktioner, inklusive transkription av flera gener som i slutändan kommer att resultera i eliminering av patogenen. De samarbetar också ofta med varandra för att se till att svaret blir optimalt. Förutom sin roll i den medfödda immuniteten är vissa av dessa receptorer (t.ex. NLR) också involverade i att känna av ”farosignaler” till följd av störningar i normala cellprocesser.
.