Püüdurretseptorid

Püüdurretseptorid ehk raisaretseptorid (ka koristusretseptorid; inglise keeles scavenger receptors, lühend SR) on paljude loomade immuunrakkudel (nagu fagotsüüdid ja makrofaagid) toimivad retseptorid (klassidest A-J), mis tunnevad ära oksüdeeritud või atsetüleeritud LDL-osakesed. Nad seonduvad ligandide, valkude ja patogeenidega. Nimetus scavenger tuleneb ingliskeelsest sõnast scavenge, mis tähendab raipesööjat või tänavapühkijat ning on seotud selle retseptori ülesandega koristada verest välja negatiivselt laetud makromolekule, nagu näiteks modifitseeritud LDL-osakesi. Püüdurretseptorid on fagotsütootilised retseptorid, mis tunnevad ära negatiivse laenguga polümeere ja atsetüleeritud LDL-partikleid. Püüdurretseptorid seonduvad ka veel teiste ligandidega, näiteks mõnede membraanivalkudega, apolipoproteiinidega, kollageeniga, lipopolüsahhariididega jpm. Lisaks seonduvad need erinevate patogeenidega, olles sellega olulised kaasasündinud immuunsuse toimimises. Enamasti on need retseptorid müeloidsete rakkude pinnal, kuid see retseptorite perekond on väga mitmekülgne ning mõned selle perekonna liikmetest leiduvad ka teistel rakutüüpidel. Makrofaagidel ja dendriitrakkudel, mis kuuluvad müeloidsete rakkude hulka, on mitmeid retseptoreid, et tunda ära patogeenide pinnastruktuure. Nende hulka kuuluvad püüdur-, mannoosi- ja komplemendi retseptorid ning TLR (Toll like receptor). Need retseptorid, sh püüdurretseptorid, osalevad patogeenide fagotsütoosis ning signaali edastamises mitmete põletikku soodustavate tsütokiinide eritamisel, mis aktiveerivad ka teisi fagotsüüte. Kõik püüdurretseptorid on mitmedomeensed rakumembraani läbivad valgud, kuid kõikidele retseptoritele ühised ehituslikud tunnused puuduvad. Erinevalt teistest membraansetest retseptoritest, mis seonduvad enamasti vaid ühe ligandiga, suudavad püüdurretseptorid siduda tugevalt erinevaid molekule. Nomenklatuuris puudub ühtsus – paljudel retseptoritel on mitu nime ning andmed klassifikatsiooni kohta varieeruvad. Püüdurretseptorite klassid ning eelistatud nomenklatuur pandi paika 2014. aastal toimunud konverentsil. Esialgne jaotus klassidesse põhineb nende geenijärjestusel, klassisiseselt eristatakse retseptoreid nende järjestuse erinevuste alusel. Püüdurretseptorite klassid: Klass A – siia kuuluvad retseptorid esinevad enamasti makrofaagidel ja nende alatüüpidel näiteks Kupfferi rakkudel maksas, samuti esineb neid dendriitrakkudel. Ehituselt on selle klassi retseptorid sarnased, koosnedes tsütoplasmaatilisest sabast, spacer (varre) regioonist, rakumembraani läbivast, α-helikaalsest, kollageeni ja C-terminaalsest tsüsteiinirikkast domeenist. Sellesse klassi kuuluvad SR-A1 – SR-A6. Klass B retseptoreid iseloomustavad kaks rakumembraani läbivat domeeni, mille karboksü- ja aminoterminaalne osa jääb raku tsütoplasmasse ning rakuvälise osa moodustavad kaks lingu. Need lingud on tugevalt glükosüleeritud, kaitstes neid põletikukolletes leiduvate proteaaside eest. Klassi B kuuluvad SR-B1, SR-B2(CD36) ja SR-B3. Nendest on enim uuritud on CD36 ning on olulise tähtsusega makrofaagide signalisatsioonil ja liikumisel. Klass B tüüp I püüdurretseptoreid (SR-BI) seostatakse in vitro ja in vivo hiiremudelite ja -rakkude uuringute alusel mitmete tegevustega, nii on neil in vitro katsetes oluline roll mükobaktereid siduva retseptoritena (testiti Western blot analüüsiga), mida aga inhibeerivad spetsiifilised SR-B1 antikehad, seerum või LDL, in vivo on nende retseptorite roll mükobakterite vastases immuunsuses vähene. Uuringutes on SR-B1 olnud vahendajaks C-hepatiidi viiruse sisenemisele ja need retseptorid osalevad perekonna Plasmodium algloomade nakkuse edastamisel hepatotsüütidele. SR-B1 in vivo toimete väljaselgitamiseks kasutati metsikut-tüüpi hiiri SR-B1−/− nakatati aerosoolivormi viidud 100 CFU laboratoorse isolaadiga Mycobacterium tuberculosis H37Rv ja jälgiti neid – hiired jäid elama. SR-B1 osaleb kolesterooli sidumisel ja transpordil rakku ja suurenenud seerumikolesterooli tase apolipoprotiini E (ApoE) puudulikkusega hiirtel, keda säilitati HC-dieedil, andis tulemuseks kõrgenenud vastuvõtlikkuse tuberkuloosi mükobakteritele. In vitro katsetes on SR-B1 retseptor mükobakterite sisenemisel, toitumisel ja paljunemisel, kuid elusorganismis võib see retseptor tuberkuloosinakkuse levikul vähetähtsat rolli mängida. Klass C retseptoreid on seni avastatud ainult Drosophila'l, kuid mitte imetajate hulgas. Klass D retseptorite hulka kuuluvatest on praegu teada ainult CD68 (uue nomenklatuuri järgi SR-D1), mis on tüüp 1 rakumembraani läbiv glükoproteiin. Ehituselt koosneb see retseptor 300-aminohappejäägi pikkusest rakuvälisest domeenist, mis sisaldab rohkesti seriini- ja treoniinijääke, ning lühikesest tsütoplasmaatilisest sabast. CD68t ekspresseeritakse monotsüütidel ning koespetsiifilistel makrofaagidel, näiteks kopsudes, maksas ja põrnas. CD68 on oluline marker hematopoeetiliste rakkude diferentseerumises. Klass E retseptorid on tüüp 2 membraani läbivad valgud, millel on C-tüüpi lektiinitaolised domeenid, sarnanedes bioloogilise aktiivsuse poolest püüdurretseptoritega. Valgu järjestuse ja ehituse järgi sarnaneb rohkem C-tüüpi lektiinitaoliste (CLEC- C-type lectin) loomulike tapjarakkude retseptoritega. LOX-1 (SR-E1) ja Dectin-1(SR-E2), mis kuuluvad ka struktuuri poolest CLEC hulka, on hästi kirjeldatud ning on funktsioonilt sarnased teiste püüdurretseptoritega. Klass F retseptoreid iseloomustavad tunnused on EGF-i (inglise keeles epidermal growth factor) sarnane domeen, pikk tsütoplasmaatiline saba, mille aminohappeline koostis on eri retseptoritel puhul erinev, ja rakumembraani läbiv domeen. Sellesse klassi kuuluvad kolm retseptorit: SR-F1 (SCARF1/SREC-I), SR-F2 (SREC-II/SCARF2) ning SR-F3(MEGF10). Klassi G kuulub hetkel ainult üks retseptor (SR-PSOX/CXCL16/SR-G1) ning sellel puudub ehituslik sarnasus teiste püüdurretseptoritega. Struktuurilt on see tüüp 1 rakumembraani läbiv glükoproteiin, millel on CXC (X tähistab kahe tsüsteiinijäägi vahel olevat aminohapet) kemokiini motiiv, mutsiinvars ja nii rakumembraani läbiv kui ka lahustuv domeen. CXC motiiv on oluline immuunvastuse kujunemisel. Klass H retseptoritel on kolm iseloomulikku domeeni: Fas, EGF-isarnane ja lamiini tüüpi EGF-i (FEEL) sarnane domeen. SR-H1 (teiste nimedega FEEL-1, Stabilin-1 ja CLEVER −1) ning SR-H2 (FEEL-2/Stabilin-2) on kaks selle retseptoriklassi liiget, mis esinevad näiteks makrofaagidel, hematopoeetilistel tüvirakkudel ja endoteeli rakkudel. Klass I retseptorite rakuväline piirkond koosneb püüdurretseptori tsüsteiinirikastest domeenidest, lisaks on iseloomulik tsütoplasmaatiline saba, mille pikkus võib varieeruda. Neid ekspresseeritakse monotsüütide ja makrofaagide pinnal. Klassi I retseptor SR-I1(CD163) seondub hemoglobiini ja haptoglobiini kompleksidega ning kutsub esile nende komplekside puhastamise verest hemolüüsil, mille tõttu on seda nimetatud ka hemoglobiini püüdurretseptoriks. Lisaks SR-I1le kuuluvad sellesse klassi veel SR-I1.1, SR-I1.2 ja SR-I2. Klass J-l on hetkel vaid üks liige – RAGE, mis koosneb ühest rakumembraani läbivast, tsütoplasmaatilisest, rakuvälisest ja ektodomeenist. Rakumembraani läbiv osa ühendab ektodomeeni lühikese tsütoplasmaatilise osaga. Ekstratsellulaarne domeen, mis koosneb aminoterminaalsest järjestusest ja kolmest Ig-sarnasest struktuurist, on vajalik molekulidega seondumiseks. RAGE/SR-J1 on oluline oksüdatiivset stressi, põletikku ja apoptoosi reguleerivas signaalrajas. Lisaks nendele klassidele on veel hulk retseptoreid, millel on püüdurretseptorite aktiivsusega sarnane aktiivsus, kuid mis kuuluvad teistesse retseptoriklassidesse, näiteks LRP1, LRP2/megalin, cubam, ASGP, MR, ja CD11b/CD18α. Püüdurretseptorid seonduvad väga paljude molekulidega ning seetõttu on neil ka palju bioloogilisi rolle, näiteks mitmesuguste modifikatsioonidega lipoproteiinde puhastamine vereringest ja seondumine patogeenidega, osaledes nii kaasasündinud immuunsüsteemi töös. Samas on tuvastatud, et püüdurretseptorid võivad mängida olulist rolli mõnede haiguste kujunemises, näiteks ateroskleroosis ja vähi metastaseerumisel. Uuringud on näidanud, et püüdurretseptoritel on oluline roll ateroskleroosi kujunemisel. Ateroskleroos on osadel inimestel ja teistel selgroogsetel loomadel esineda võiv krooniline, kuni aastakümneid asümptomaatiliselt arenev, südame-veresoonkonna põletikuline haiguslik seisund, mida iseloomustab aterosklerootiliste muutuste (naast) tekkimine arteriseinte sise- ja keskkestale kuhjuvate kolesterooliladestuste näol. Kuna LDL-partikleid koheldakse kui võimalikke patogeene, sisenevad need fagotsütoosi teel makrofaagidesse, mis sekreteerivad seejärel mitmeid põletikku soodustavaid ühendeid. Erinevas staadiumis ateroskleroosi kolletest eraldatud ja uuritud makrofaagidelt on avastatud mitmeid püüdurretseptorid, mis viitab võimalikule seosele ateroskleroosiga. Vähirakkudes Uuringud on näidanud, et rakukolesterool sünteesitakse kas rakus endas või tõmmatakse väljast rakku ja tarbitakse vähiraku poolt. Kolesterooli vastuvõttu vahendavad kõrgtihedusega lipoproteiinide püüdurretseptorid SR-BI (Scavenger receptor class B member 1) ja madaltihedusega lipoproteiinid LDLR. Normaalseks peetavates kudedes ekspresseeritakse SR-BI maksas ja steroidogeensetes kudedes, kus kolesterooli ringlus on vajalik steroidhormoonide sünteesiks. On tõendeid selle kohta, et SR-BI mängib rolli eesnäärme kartsinoomi välja kujunemisel. Lisaks on uuringud näidanud ka reaktiivsete hapnikuühendite (ROS – inglise keeles reactive oxygen species) rolli ateroskleroosi kujunemises. ROS kahjustab organismi suuresti, reageerides mitmete oluliste biomolekulidega nagu lipiidide, valkude ja nukleiinhaptega. ROS on ka oluliseks põletikku soodustavaks signaaliks ning on tuvastatav varajases ateroskleroosis ehk arterite lubjastumises. Püüdurretseptorite E klassi kuuluvat retseptorit SR-E1 on seostatud ROS-ide vabastamisega endoteeli ja vaskulaarsesse silelihasesse, põhjustades DNA kahjustusi ja seeläbi ka apoptoosi. Püüdurretseptorite aktiivsust kirjeldasid Dr Michael Brown ja Joseph Goldstein 1979. aastal. PrabhuDas, M., Bowdish D., Drickamer, K., Febbraio, M., Herz, J., Kobzik, L., Krieger, M., Loike, J., Terry K. Means, K. T., Moestrup, K. S., Post, S., Sawamura, T., Silverstein, S., Wang X. Y., and El Khoury, J. (2014) Standardizing Scavenger receptor nomenclature. J Immunol. 192: 1997 – 2006. Raivo Uibo, Kalle Kisand, Pärt Peterson, Koit Reimand, "Immunoloogia. Õpik kõrgkoolile.", Tartu Ülikooli Kirjastus, lk 80, 2015 Murphy, K., Travers, P. and Walport, M. 2008. Janeway's Immunobiology, 7th ed., Garland Science, Taylor and Francis Group, USA, p. 55; 340. Kelley, L. J.,Ozment, R. T., Li, C., Schweitzer, B. J., and Williams, L. D. (2014) Scavenger receptor-A (CD204): a two-edged sword in health and disease. Critical Reviews™ in Immunology. 34: 241–261. Gough, J. P. and Gordon S. (2000). The role of Scavenger receptors in the innate immune system. Microbes and Infection. 2: 305 – 311. Zani, A. I., Stephen, L. S., Mughal, A. N., Russell, D., Homer-Vanniasinkam, S., Wheatcroft, B. S. and Ponnambalam, S. (2015) Scavenger receptor structure and function in health and disease. Cells. 4: 178 – 201. Georgia Schäfer, Reto Guler, Graeme Murray, Frank Brombacher, Gordon D. Brown, The Role of Scavenger Receptor B1 in Infection with Mycobacterium tuberculosis in a Murine Model, 24. detsember 2009, DOI: 10.1371/journal.pone.0008448, veebiversioon (tarve 8.11.2015)(inglise keeles) Kzhyshkowska, J., Neyen, C., Gordon, S. (2012) Role of macrophage Scavenger receptors in atherosclerosis. Immunobiology. 217: 492 – 502. David Schörghofer, Katharina Kinslechner, Andrea Preitschopf, Birgit Schütz, Clemens Röhrl, Markus Hengstschläger, Herbert Stangl ja Mario Mikula, The HDL receptor SR-BI is associated with human prostate cancer progression and plays a possible role in establishing androgen independence, Reproductive Biology and Endocrinology 2015, 13:88 doi:10.1186/s12958-015-0087-z, veebiversioon (tarve 7.11.2015)(inglise keeles) Izma Abdul Zani, Sam L. Stephen, Nadeem A. Mughal, David Russell, Shervanthi Homer-Vanniasinkam, Stephen B. Wheatcroft ja Sreenivasan Ponnambalam, Scavenger Receptor Structure and Function in Health and Disease, Cells 2015, 4(2), 178–201; doi:10.3390/cells4020178