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# 生物学# 免疫学

T. gondiiに対する免疫防御におけるカスパーゼ-1の役割

T. gondiiに対する免疫反応とカスパーゼ-1の重要性を探る。

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カスパーゼ-1とT.カスパーゼ-1とT.ゴンディイの免疫中。gondiiに対する免疫メカニズムを分析カスパーゼ-1を通じてT.
目次

免疫システムは体を感染から守る重要な役割を果たしてて、そのうちの一つが生まれつきの病原体センサーによるものなんだ。これにはパターン認識受容体(PRRs)って呼ばれる特別なタンパク質が関与してて、免疫システムがバイ菌やウイルスみたいな有害な侵入者を特定して反応するのを助けてるんだ。

パターン認識受容体(PRRs)って何?

PRRsは病原体の上にあるパターンや特徴を認識するタンパク質。これらの受容体は免疫システムを動かすのに役立つ。トール様受容体(TLRs)、Nod様受容体(NLRs)、C型レクチン受容体など、いろんなタイプのPRRsが見つかってて、これらの多様性が免疫システムに病原体の種類に基づいて反応を調整させてるんだ。

インフラマソームの役割

一部のNLRsの重要な側面は、インフラマソームっていう複合体を活性化する能力なんだ。インフラマソームは免疫反応を始めるのに不可欠で、カスパーゼ-1っていうタンパク質を生成して、炎症や細胞死を引き起こすのを助ける。これによって、サイトカインなどのさまざまな免疫分子が放出されて、感染と戦うのに重要なんだ。

カスパーゼ-1はどう働くの?

カスパーゼ-1は、細胞膜に穴を開けることができる特定のタンパク質を切断することで働く。この作用によって炎症性の細胞死が起こって、感染した細胞を排除し免疫システムに感染を知らせるの。特にカスパーゼ-1はリーダーレスサイトカインを放出するのを助けてて、これは細胞から普通の経路で出ていかないシグナル伝達分子の一種なんだ。

T. gondiiに対する免疫反応を理解する

ほとんどの核細胞に感染できる寄生虫T. gondiiの研究は、カスパーゼ-1の役割についての洞察を提供してる。T. gondiiが宿主に感染すると、急性期に増殖して、後に慢性感染として脳に持続することができる。免疫システムの反応は寄生虫をコントロールするために重要なんだ。その反応で重要な役割を果たすのが、適応免疫系によって生成されるインターフェロンガンマ(IFN-γ)っていうタンパク質。

IFN-γの重要性

IFN-γのシグナルは免疫反応にとって欠かせなくて、T. gondiiみたいな細胞内病原体を殺すタンパク質の生成を刺激する。免疫システムの細胞、特に樹状細胞は、TLR11/12みたいな特定の受容体を通じてT. gondiiを認識する。この認識がIL-12の放出を引き起こして、それが自然免疫細胞やTリンパ球に作用してIFN-γの生成能力を高めるんだ。

人間とマウスの違い

興味深いことに、人間は機能的なTLR11/12受容体を持ってないけど、それでもT. gondiiに対する効果的な免疫反応を持つことができる。これは他の生まれつきのセンサーが寄生虫を認識して反応する可能性を示唆してる。インフラマソームは、異なる種、特に人間やラット、マウスにおいてT. gondiiに対する保護免疫に関わる一つのセンサーなんだ。

カスパーゼ-1の機能を調査する

T. gondiiとカスパーゼ-1に関する先行研究はあったけど、まだ多くの疑問が残ってる。特に、どの細胞タイプがT. gondii感染中にカスパーゼ-1を使うのか、その使用が免疫反応にどんな影響を与えるのかが不明なんだ。この疑問に答えるために、研究者たちはT. gondii感染のマウスモデルを使って、異なる細胞がインフラマソームを活性化し寄生虫に反応する方法を分析したんだ。

免疫反応のメカニズム

T. gondiiが細胞を感染させると、IL-1α、IL-1β、IL-33、IL-18みたいなサイトカインが放出される。これらのサイトカインは感染の場に免疫細胞を呼び寄せるのに不可欠。過去の研究では、カスパーゼ-1/11が特定の受容体がない状態でCD4+ T細胞のIFN-γ生成を促進することが示されていて、インフラマソームが免疫反応の調整に重要な役割を果たしていることを示してる。

IL-18の役割

IL-18はT. gondii感染中に放出されるリーダーレスサイトカインの一つ。これは特にCD4+ T細胞によるIFN-γ生成を促進して、感染をコントロールするのに重要なんだ。研究によると、IL-18は免疫反応を強化するけど、感染の場に好中球や単球を呼び寄せるのには必要じゃない。このことは、IL-18が他の免疫細胞の動きとは関係のない特定の機能を持っていることを示してる。

好中球の勧誘を理解する

好中球は感染に最初に反応する細胞の一つで、彼らの勧誘は効果的な免疫反応を起こすのに重要なんだ。でも、研究ではIL-1受容体アクセサリープロテイン(IL-1RAP)シグナルが好中球の勧誘には欠かせて、寄生虫を直接コントロールするためではないことが示されてる。これは、感染中の免疫細胞間で役割の分担があることを示唆してる。

カスパーゼ-1に関する研究結果

さらに実験を進めた結果、カスパーゼ-1は最適な寄生虫のコントロールに不可欠であることが分かった。研究者たちは異なるノックアウトマウスを使って、さまざまな免疫細胞タイプにおけるカスパーゼ-1の貢献を評価した。その結果、カスパーゼ-1がCD4+ T細胞の反応を促進し、好中球や単球の勧誘を高める役割を果たすことが示された。

CD4+ T細胞の特異性

カスパーゼ-1の活性は特にCD4+ T細胞にとって重要で、これがないとIFN-γの生成が減少することが分かった。この発見は、CD4+ T細胞がT. gondiiに反応する上でのユニークな役割を強調してる。他の免疫細胞、例えばCD8+ T細胞やNK細胞は同じようには影響を受けなかった。

再組換えIL-18の役割

IL-18と免疫反応の関係をさらに探るために、研究者たちはカスパーゼ-1欠損マウスに再組換えIL-18を投与した。この治療によってIFN-γのレベルが回復し、T. gondiiのコントロールが改善された。これにより、感染中の免疫調節におけるIL-18の重要性が示されたんだ。

結論

この研究は、T. gondiiに対する免疫反応の複雑な相互作用についての貴重な洞察を提供してる。カスパーゼ-1とIL-18が効果的な免疫を推進する重要な役割を果たすことを強調してる。これらのメカニズムを理解することで、感染を管理し将来の治療における免疫反応を改善するためのより良い戦略が生まれるかもしれない。

全体的に、これらの発見は、感染と戦うために一緒に働く異なる細胞集団を持つ洗練された免疫ネットワークを示してる。科学者たちがこれらのプロセスを研究し続けることで、さまざまな病原体に対する免疫反応を強化する新しい道が開かれるかもしれない。

オリジナルソース

タイトル: Caspase-1 in Cx3cr1-expressing cells drives an IL-18-dependent T cell response that promotes parasite control during acute T. gondii infection

概要: Inflammasome activation is a robust innate immune mechanism that promotes inflammatory responses through the release of alarmins and leaderless cytokines, including IL-1, IL-1{beta}, and IL-18. Various stimuli, including infectious agents and cellular stress, cause inflammasomes to assemble and activate caspase-1. Then, caspase-1 cleaves targets that lead to pore formation and leaderless cytokine activation and release. Toxoplasma gondii has been shown to promote inflammasome formation, but the cell types utilizing caspase-1 and the downstream effects on immunological outcomes during acute in vivo infection have not been explored. Here, using knockout mice, we examine the role of caspase-1 responses during acute T. gondii infection globally and in Cx3cr1-positive populations. We provide in vivo evidence that caspase-1 expression is critical for, IL-18 release, optimal interferon-{gamma} (IFN-{psi}) production, monocyte and neutrophil recruitment to the site of infection, and parasite control. Specifically, we find that caspase-1 expression in Cx3cr1-positive cells drives IL-18 release, which potentiates CD4+ T cell IFN-{gamma} production and parasite control. Notably, our Cx3cr1-Casp1 knockouts exhibited a selective T cell defect, mirroring the phenotype observed in Il18 knockouts. In further support of this finding, treatment of Cx3cr1-Casp1 knockout mice with recombinant IL-18 restored CD4+ T cell IFN-{gamma} responses and parasite control. Additionally, we show that neutrophil recruitment is dependent on IL-1 receptor accessory protein (IL-1RAP) signaling but is dispensable for parasite control. Overall, these experiments highlight the multifaceted role of caspase-1 in multiple cell populations contributing to specific pathways that collectively contribute to caspase-1 dependent immunity to T. gondii. AUTHOR SUMMARYWhen a cell undergoes inflammatory cell death, termed pyroptosis, cellular content is released and has the potential to stimulate immune responses. Our work highlights that in the context of T. gondii infection, distinct cell populations undergo pyroptosis each of which has different impacts on how the immune system responds. These findings suggest a collaborative effort of multiple cell types undergoing pyroptosis for optimal immunity to infection. Using a cell-type specific knockout to render macrophages incapable of undergoing pyroptosis, we find that macrophage pyroptosis reinforces adaptive immune cell function, while other populations pyroptosis stimulates the recruitment of innate immune cells into the infected tissue. We go on to identify a specific molecule, IL-18, is released from macrophage pyroptosis that reinforces adaptive immune cell function. By reintroducing IL-18 into the macrophage knockout mice, we successfully restored adaptive immune cell function thereby facilitating the recovery of parasite control. This study outlines the impact of pyroptosis on immunity to T. gondii and stratifies the effects from separate cell populations and their associated downstream pathways.

著者: Tajie H Harris, I. W. Babcock, L. A. Sibley, S. A. Labuzan, M. N. Cowan, I. Sethi, S. Alemu, M. A. Kovacs, J. R. Lukens

最終更新: 2024-01-31 00:00:00

言語: English

ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.01.29.577694

ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.01.29.577694.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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