Tuberkulose: Der Kampf in dir
Die komplexe Beziehung zwischen Tuberkulose und Immunantworten erkunden.
Jeffrey Chin, Nalin Abeydeera, Teresa Repasy, Rafael Rivera-Lugo, Gabriel Mitchell, Vinh Q Nguyen, Weihao Zheng, Alicia Richards, Danielle L Swaney, Nevan J Krogan, Joel D Ernst, Jeffery S Cox, Jonathan M Budzik
― 7 min Lesedauer
Inhaltsverzeichnis
- Das Leben von Mtb
- Die Reise durch den Körper
- Die Rolle der Monozyten
- Der Kampf der Immunzellen
- TAX1BP1: Der unerwartete Spieler
- Eine Wendung in der Geschichte
- Was im Mäusehaus passiert
- Die Rolle der Zytokine
- Die Strategien des Erregers
- Die Immunreaktion untersuchen
- Die Autophagie-Verbindung
- Unterschiede in den Immunzellen
- Infektion und Zelltod
- Fazit: Was steht an?
- Zukünftige Richtungen
- Originalquelle
Tuberkulose (TB) ist eine ernsthafte Krankheit, die durch ein winziges Bakterium namens Mycobacterium tuberculosis (Mtb) verursacht wird. Dieser kleine Kerl ist echt ein Meister der Tarnung und schleicht sich oft in unsere Immunzellen, um unseren besten Versuchen, ihn abzuwürgen, zu entkommen. TB bleibt weltweit ein grosses Gesundheitsproblem und verursacht jedes Jahr über eine Million Todesfälle. Das ist ganz schön viel, wenn man bedenkt, wie klein Mtb ist!
Das Leben von Mtb
Sobald Mtb in den Körper gelangt, normalerweise über die Lunge durch winzige Tröpfchen von einem Husten oder Niesen, ist es wie in einen VIP-Bereich eines Nachtclubs transportiert zu werden: Es darf mit den alveolären Makrophagen (AMs) abhängen, den ersten Immunzellen, denen es begegnet. Leider bieten die AMs, anstatt Mtb rauszuwerfen, unbeabsichtigt einen sicheren Ort, wo die Bakterien sich vermehren und gedeihen können. Es ist, als würde man ein Waschbär in die Küche lassen und sich dann wundern, warum die Snacks weg sind!
Die Reise durch den Körper
Nachdem Mtb sich mit den AMs niedergelassen hat, plant es eine Weltreise durch verschiedene Organe. Es nutzt die eigenen Monozyten des Immunsystems (eine andere Art von Immunzellen), um von den Lungen in andere Körperteile wie die Leber und die Milz zu reisen. Dieses schlaue kleine Bakterium hat gelernt, wie man unsere Immunreaktion manipuliert, um seine Reisen zu erleichtern, und macht es zu einem echten Trickster unter den Keimen.
Die Rolle der Monozyten
In den Lungen werden Monozyten rekrutiert und in neue Arten von Makrophagen umgewandelt, die als monozytendervierte Makrophagen (MNCs) bezeichnet werden. Diese neuen Freunde sind entweder MNC1 (CD11clo) oder MNC2 (CD11chi), und sie haben nicht die gleichen Fähigkeiten, wenn es darum geht, Mtb zu bekämpfen. Die Makrophagen, die aus diesen Monozyten stammen, haben unterschiedliche Fähigkeiten, Mtb zu kontrollieren, fast wie beim Team-Auswählen für Dodgeball — nicht jeder kann das gleich gut!
Der Kampf der Immunzellen
Wenn der Körper die Anwesenheit von Mtb spürt, versucht er zurückzuschlagen. Er versucht, die schlüpfrigen Lipoproteine von Mtb durch verschiedene Rezeptoren zu erkennen. Denk an diese Rezeptoren wie an kleine Alarme, die losgehen, wenn Trouble naht. Ein solches Alarmsystem beinhaltet einen Signalweg, der entzündliche Reaktionen aktiviert, die wichtig sind, um Infektionen zu bekämpfen.
Wissenschaftler haben jedoch entdeckt, dass Mtb auch diese Wege zu seinem Vorteil manipulieren kann. Zum Beispiel kann das Bakterium das Immunsystem dazu bringen, Typ I Interferon zu produzieren, eine Reaktion, die normalerweise nützlich gegen Viren ist. Obwohl das positiv klingt, ist die Realität, dass es im Kontext von TB unbeabsichtigt Mtb beim Wachsen helfen kann. Es ist, als würde man Backup rufen, nur um festzustellen, dass sie mehr Snacks für den Waschbär mitgebracht haben!
TAX1BP1: Der unerwartete Spieler
In dieser Geschichte taucht ein faszinierender Charakter namens Tax1bp1 auf. Dieses kleine Protein fungiert wie ein Schiedsrichter im Kampf zwischen den Immunzellen und Mtb. Es spielt eine wichtige Rolle bei der Regulierung von Entzündungen und ob Zellen während einer Infektion leben oder sterben. Es wurde beobachtet, dass Tax1bp1 je nach Situation unterschiedlich agiert; während virusbedingter Infektionen arbeitet es daran, Entzündungen zu reduzieren, während es bei Mtb-Infektionen scheinbar eine ganz andere Agenda hat.
Eine Wendung in der Geschichte
Überraschenderweise stellt sich heraus, dass Tax1bp1 Mtb möglicherweise in bestimmten Immunzellen, wie AMs und monozytendervierten Makrophagen, beim Wachsen hilft. Als Forscher Mäuse untersuchten, denen Tax1bp1 fehlte, fanden sie heraus, dass diese Mäuse besser darin waren, Mtb zu kontrollieren. Es ist, als würde man feststellen, dass der beste Freund tatsächlich der Waschbär war!
Was im Mäusehaus passiert
In Experimenten, in denen Mäuse mit Mtb infiziert wurden, beobachteten die Forscher die Auswirkungen von Tax1bp1 auf das Wachstum der Bakterien. Sie fanden heraus, dass Tax1bp1-mangelnde Mäuse weniger bakterielle Wachstums in ihren Lungen, Milzen und Lebern hatten, was zeigt, dass dieses Protein entscheidend für das Überleben von Mtb war. Es war wie ein schlechter Hausgast, der immer wieder kommt, weil man zu nett zu ihm ist!
Zytokine
Die Rolle derWährend dieses Kampfes gibt das Immunsystem spezielle Proteine namens Zytokine ab, die helfen sollen, Infektionen zu bekämpfen. Forscher stellten fest, dass Tax1bp1 tatsächlich die Werte mehrerer entzündlicher Zytokine in infizierten Mäusen erhöhte. Allerdings könnte das nach hinten losgehen, da übermässige Entzündung zu Gewebeschäden führen kann, ähnlich wie wenn du zu laut den Waschbären anschreist und er deine Mülltonnen umwirft!
Die Strategien des Erregers
Mtb ist echt ein Schlitzohr. Neben der Manipulation der Immunreaktionen kann es auch das Schicksal der Immunzellen beeinflussen. Tax1bp1 scheint eine Art des Zelltods namens Nekrose zu fördern, die das genaue Gegenteil von Apoptose (programmierter Zelltod) ist. Nekrose kann chaotisch sein und hilft nicht, Mtb-Wachstum einzuschränken; es hilft den Bakterien tatsächlich, indem es ihnen mehr Nährstoffe bietet. Es ist, als würde man dem Waschbären ein All-You-Can-Eat-Buffet geben!
Die Immunreaktion untersuchen
Um tiefer in diesen komplizierten Tanz zwischen Mtb und unseren Immunabwehrmechanismen einzutauchen, schauten Wissenschaftler sich die Genexpression des Wirts während der Infektionen an. Sie entdeckten, dass bestimmte Genwege signifikant durch die Anwesenheit von Tax1bp1 beeinflusst wurden, was zu einem Anstieg der entzündlichen Reaktionen führte. Das deutet darauf hin, dass Tax1bp1 tief in die Bestimmung involviert ist, wie unser Immunsystem auf Mtb reagiert und möglicherweise eine Rolle im Erfolg der Bakterien spielt.
Autophagie-Verbindung
DieAutophagie ist ein Prozess, bei dem Zellen ihr Inneres reinigen, indem sie Zellbestandteile, einschliesslich Krankheitserreger, abbauen und recyceln. Das Tax1bp1-Protein ist bekannt dafür, die Autophagie zu beeinflussen, insbesondere Mtb zur Zerstörung zu bringen. Es stellt sich jedoch heraus, dass Tax1bp1, während es diese Reinigung einleiten kann, während einer Mtb-Infektion möglicherweise tatsächlich das Wachstum der Bakterien in speziellen Immunzellen unterstützt. Das ist eine verwirrende Wendung! Wer hätte gedacht, dass Aufräumen manchmal zu mehr Chaos führen kann?
Unterschiede in den Immunzellen
Die Forscher fanden heraus, dass Tax1bp1 unterschiedliche Auswirkungen je nach beteiligtem Immunzelltyp hatte. In aus Knochenmark gewonnenen Makrophagen (BMDMs) half Tax1bp1, das Mtb-Wachstum zu kontrollieren, aber in AMs schien es das Gegenteil zu tun. Es ist im Grunde genommen, als würde es Favoriten spielen und zum Cheerleader für Mtb werden, wenn es mit AMs zusammen ist, während es bei BMDMs ernster auftritt.
Infektion und Zelltod
Durch Live-Bildgebung infizierter Zellen konnten Wissenschaftler sehen, wie Tax1bp1 den Zelltod beeinflusste. Sie fanden heraus, dass es zu nekrotischem Zelltod in AMs, jedoch nicht in BMDMs führte. Das bedeutet, dass AMs, die oft die Ersthelfer gegen Mtb sind, letztendlich die Verbreitung von Mtb fördern könnten, anstatt sie zu unterdrücken, was später zu mehr Problemen führen kann.
Fazit: Was steht an?
Insgesamt zeigt die Beziehung zwischen Mtb und Tax1bp1 ein komplexes Bild davon, wie Infektionen funktionieren. Mtb ist ein Meister der Manipulation, und Tax1bp1, das zunächst als Beschützer angesehen wurde, kann ebenfalls zum Überleben der Bakterien beitragen. Während die Forscher weiterhin diese Feinheiten aufdecken, hoffen wir, neue Wege zu finden, um TB zu bekämpfen und möglicherweise das Wachstum dieses schlauen Bakteriums einzuschränken. Vielleicht finden wir eines Tages heraus, wie man sogar die schlauesten Waschbären überlisten kann!
Zukünftige Richtungen
Die Ergebnisse eröffnen einen Weg für weitere Untersuchungen. Während die Forscher mehr darüber lernen, wie Tax1bp1 in verschiedenen Immunzellen funktioniert, können sie Therapien entwickeln, die auf dieses Protein abzielen, um unsere Immunreaktionen gegen Mtb effektiv zu stärken. Indem wir die Wendungen und Wendungen dieser bakteriellen Saga navigieren, haben wir eine Chance im fortwährenden Kampf gegen Tuberkulose.
Immerhin, wenn wir mit Waschbären auskommen können, können wir uns sicher auch mit Mtb auseinandersetzen!
Originalquelle
Titel: Tax1bp1 enhances bacterial virulence and promotes inflammatory responses during Mycobacterium tuberculosis infection of alveolar macrophages
Zusammenfassung: Crosstalk between autophagy, host cell death, and inflammatory host responses to bacterial pathogens enables effective innate immune responses that limit bacterial growth while minimizing coincidental host damage. Mycobacterium tuberculosis (Mtb) thwarts innate immune defense mechanisms in alveolar macrophages (AMs) during the initial stages of infection and in recruited bone marrow-derived cells during later stages of infection. However, how protective inflammatory responses are achieved during Mtb infection and the variation of the response in different macrophage subtypes remain obscure. Here, we show that the autophagy receptor Tax1bp1 plays a critical role in enhancing inflammatory cytokine production and increasing the susceptibility of mice to Mtb infection. Surprisingly, although Tax1bp1 restricts Mtb growth during infection of bone marrow-derived macrophages (BMDMs) (Budzik et al. 2020) and terminates cytokine production in response to cytokine stimulation or viral infection, Tax1bp1 instead promotes Mtb growth in AMs, neutrophils, and a subset of recruited monocyte-derived cells from the bone marrow. Tax1bp1 also leads to increases in bacterial growth and inflammatory responses during infection of mice with Listeria monocytogenes, an intracellular pathogen that is not effectively targeted to canonical autophagy. In Mtb-infected AMs but not BMDMs, Tax1bp1 enhances necrotic-like cell death early after infection, reprogramming the mode of host cell death to favor Mtb replication in AMs. Tax1bp1s impact on host cell death is a mechanism that explains Tax1bp1s cell type-specific role in the control of Mtb growth. Similar to Tax1bp1-deficiency in AMs, the expression of phosphosite-deficient Tax1bp1 restricts Mtb growth. Together, these results show that Tax1bp1 plays a crucial role in linking the regulation of autophagy, cell death, and pro-inflammatory host responses and enhancing susceptibility to bacterial infection. Author SummaryAlthough macrophages are the first innate immune cells to encounter Mycobacterium tuberculosis during infection, M. tuberculosis has evolved the ability to persist in them. Recent studies highlight that some types of macrophages are more permissive to M. tuberculosis replication and survival than others, but the mechanisms for cell type-specific differences in M. tuberculosis growth are only beginning to be understood. We found that the host factor, Tax1bp1 (Tax-1 binding protein 1), supports M. tuberculosis growth during animal infection and in specific subsets of innate immune cells, including alveolar macrophages while restricting M. tuberculosis in bone marrow-derived macrophages. We also found that Tax1bp1 has a similar phenotype in enhancing the pathogenesis of another intracellular pathogen, Listeria monocytogenes. Compared to bone marrow-derived macrophages, in alveolar macrophages, Tax1bp1 enhances the release of inflammatory mediators and leads to necrotic-like host cell death, which is known to enhance M. tuberculosis growth. Phosphorylation of Tax1bp1 in alveolar macrophages promotes M. tuberculosis growth. Our research highlights that Tax1bp1 is a host target for host-directed therapy against M. tuberculosis and controls host responses to M. tuberculosis in a cell type-specific manner.
Autoren: Jeffrey Chin, Nalin Abeydeera, Teresa Repasy, Rafael Rivera-Lugo, Gabriel Mitchell, Vinh Q Nguyen, Weihao Zheng, Alicia Richards, Danielle L Swaney, Nevan J Krogan, Joel D Ernst, Jeffery S Cox, Jonathan M Budzik
Letzte Aktualisierung: Dec 16, 2024
Sprache: English
Quell-URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.16.628616
Quell-PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.16.628616.full.pdf
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