結核:内なる戦い
結核と免疫応答の複雑な関係を探る。
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
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目次
結核(TB)は、ミクロバクテリウム・チューバルクローシス(Mtb)という小さな細菌によって引き起こされる深刻な病気だ。この小さなやつは変装の達人で、よく免疫細胞に忍び込んで、体の抵抗をかわしてしまう。TBは世界中で重要な健康問題で、毎年100万人以上の死者を出している。Mtbがこれだけ小さいのに、かなりの数だよね!
Mtbの生活
Mtbが体に入ると、通常は咳やくしゃみからの微細な飛沫を通じて肺に入るわけで、まるでナイトクラブのVIPセクションに運ばれるような感じだ。最初に出会うのは肺胞マクロファージ(AMs)で、Mtbは彼らと一緒に過ごすことになる。残念なことに、AMはMtbを追い出すどころか、逆に細菌が増えるための安全な場所を提供してしまう。まるでキッチンにアライグマを入れておいて、スナックがなくなった理由を不思議がるようなものだ!
体内の旅
AMと落ち着いた後、Mtbはいろんな臓器を巡る計画を持ってる。免疫系の単球(別の種類の免疫細胞)を利用して、肺から肝臓や脾臓など他の部分に移動する。こんなやつは、免疫反応を操る方法を学んでいて、細菌界の本物の詐欺師だ。
単球の役割
肺では、単球が引き寄せられて新しいタイプのマクロファージ、つまり単球由来マクロファージ(MNCs)に変身する。この新しい友達はMNC1(CD11clo)かMNC2(CD11chi)で、Mtbと戦うスキルはそれほど高くない。これらの単球から派生したマクロファージは、Mtbを制御する能力が異なっていて、まるでドッジボールのチーム選びみたいに、みんなが同じように得意ってわけじゃない!
免疫細胞の戦い
体がMtbの存在を感じると、反撃しようとする。Mtbのすり抜けるリポタンパク質を探そうとするんだけど、これらの受容体をトラブルが近づくと鳴るアラームだと思って。あるアラームシステムは炎症反応を活性化する信号経路を含んでて、感染と戦うために必要なんだ。
でも、科学者たちはMtbがこれらの経路を利用して有利に働かせることもできることを発見した。例えば、Mtbは免疫系にI型インターフェロンを生成させることができ、それは通常ウイルスに対して有効な反応なんだ。良さそうに聞こえるけど、TBの文脈では、逆にMtbが成長するのを助けることになってしまう。まるでバックアップを呼んだら、さらにアライグマのためのスナックを持ってきてしまったみたい!
TAX1BP1: 予想外のプレイヤー
この話には、Tax1bp1という興味深いキャラクターが登場する。この小さなタンパク質は、免疫細胞とMtbの闘争のレフェリーのような役割を果たす。炎症の管理や感染中に細胞が生きるか死ぬかに重要な役割を持っているんだ。Tax1bp1は状況によって異なる行動を取ることが観察されていて、ウイルス感染のときは炎症を抑えるために働くけど、Mtb感染のときはまったく違った意図を持っているようだ。
話の展開
驚くことに、Tax1bp1は特定の免疫細胞、例えばAMや単球由来マクロファージでMtbの成長を助けているかもしれない。研究者がTax1bp1を欠くマウスを調べたところ、これらのマウスはMtbをより良く制御できることが分かった。まるで、親友が実はずっとアライグマだったって気づくようなものだ!
マウスの家で起こること
Mtbに感染させたマウスを使った実験では、研究者はTax1bp1が細菌の成長に及ぼす影響を監視した。彼らは、Tax1bp1が欠けたマウスが肺や脾臓、肝臓で細菌の成長が少ないことを発見した。これは、このタンパク質がMtbの生存に重要であることを示している。まるで、あなたが優しすぎて悪い家ゲストが何度もやってくるみたい!
サイトカインの役割
この戦いの中で、免疫系はサイトカインと呼ばれる特別なタンパク質を放出するけど、これは感染と戦うのを助けるためのものなんだ。研究者たちは、Tax1bp1が実際に感染したマウスのいくつかの炎症性サイトカインのレベルを増加させたことに気づいた。でも、これは裏目に出るかもしれない。過剰な炎症は組織損傷につながることがあるから、まるでアライグマに大声で叫びすぎてゴミ箱をひっくり返してしまうようなものだ!
病原体の戦略
Mtbはかなりのトリックマスターだ。免疫反応を操作するだけでなく、免疫細胞の運命にも影響を与えることができる。Tax1bp1はネクローシスという細胞死の一種を促進しているようで、これはアポトーシス(プログラム細胞死)とはまったく逆だ。ネクローシスは散らかるし、Mtbの成長を制限するのには役立たず、実際には細菌に栄養を与えることになる。まるでアライグマにバイキングを提供するようなものだ!
免疫応答の研究
Mtbと私たちの免疫防御のこの複雑なダンスを深く見ていくために、科学者たちは感染中の宿主の遺伝子発現を調べた。彼らは、特定の遺伝子経路がTax1bp1の存在によって大きな影響を受けていることを発見した。これは、免疫系がMtbに反応するように決定するのにTax1bp1が深く関与していることを示していて、この細菌の成功にも関与しているかもしれない。
オートファジーの関連
オートファジーは、細胞が内部を掃除して、細胞成分や病原体を分解・再利用するプロセスだ。Tax1bp1タンパク質はオートファジーに影響を与えることが知られていて、特にMtbを破壊することを目指している。でも、Tax1bp1はこの掃除を開始することができる一方で、Mtb感染中には特定の免疫細胞で実際に細菌の成長を支えるかもしれない。これは混乱する展開だ!掃除をすると余計に混乱が生じるなんて誰が想像した?
免疫細胞の違い
研究者たちは、Tax1bp1が関与する特定の免疫細胞のタイプによって異なる効果を持つことを発見した。骨髄由来マクロファージ(BMDM)では、Tax1bp1がMtbの成長を制御するのを助けたけど、AMでは逆のように見えた。これは、好き嫌いをしているようで、AMと一緒にいるとMtbのための応援団になる一方で、BMDMといると責任ある大人のように振る舞っている。
感染と細胞死
感染した細胞の生映像を通じて、科学者はTax1bp1が細胞死にどのように影響を与えるかを観察できた。彼らは、AMではネクローシス様の細胞死が生じる一方で、BMDMではそうではないことを見つけた。つまり、Mtbに対する最初の応答者であるAMが、実際にはMtbの広がりを助けてしまっている可能性があるってことだ。これは後々さらに問題を引き起こすかもしれない。
結論:今後の展望
全体的に、MtbとTax1bp1の関係は感染がどのように機能するかを複雑に描写している。Mtbは操りの達人で、Tax1bp1は最初は守護者と思われていたけど、細菌の生存にも寄与することがある。研究者たちがこれらの複雑さを解き明かしていく中で、私たちはTBとこの巧妙な細菌の成長を制限する新しい方法を見つけることを期待している。もしかしたら、いつの日か一番賢いアライグマをも出し抜く方法を見つけられるかもね!
未来の方向性
この発見はさらなる調査への道を開いた。研究者たちがさまざまな免疫細胞内でTax1bp1がどのように機能するかを学ぶことで、このタンパク質をターゲットにした治療法を開発できるかもしれない。バイキンの物語の曲がりくねった道をしっかり辿ることで、結核との戦いにおいて良い勝機を持てるんだ。
結局、アライグマと付き合えるなら、Mtbにもきっと立ち向かえるさ!
オリジナルソース
タイトル: Tax1bp1 enhances bacterial virulence and promotes inflammatory responses during Mycobacterium tuberculosis infection of alveolar macrophages
概要: 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.
著者: 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
最終更新: Dec 16, 2024
言語: English
ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.16.628616
ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.16.628616.full.pdf
ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。
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