doi: 10.15389/agrobiology.2025.2.183rus
УДК 636.2.034:636.082.2
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 23-26-00235).
РОЛЬ ПАТТЕРН-РАСПОЗНАЮЩИХ РЕЦЕПТОРОВ КЛЕТОК
ВРОЖДЕННОГО ИММУНИТЕТА В ПАТОГЕНЕЗЕ ЗАБОЛЕВАНИЙ
КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА (обзор)
Л.А. КАЛАШНИКОВА1 ✉, Н.Е. МУРУГИНА2, И.Е. БАГАЛЬ1,
А.Е. КАЛАШНИКОВ1, В.Е. КАЛАШНИКОВ1
Проблема повышения естественной резистентности высокопродуктивного крупного рогатого скота (КРС) в условиях промышленного содержания приобретает все большую актуальность. Инфекции молочных желез, органов репродуктивной системы, вирусные заболевания КРС влекут за собой экономические потери, связанные со снижением мясной продуктивности, продукции молока, увеличением затрат на ветеринарное обслуживание и выбраковку больных животных. Ключом к поддержанию гомеостаза в организме и сохранению здоровья животного служит своевременное распознавание патогенов клетками врожденной иммунной системы. В настоящее время на модели человека и мышей установлены многие молекулярные механизмы активации клеток иммунной системы, показана роль паттерн-распознающих рецепторов (ПРР) (J. Xu с соавт., 2011; I.F. Moretti с соавт., 2018), адапторных белков, факторов транскрипции в формировании иммунного ответа (T. Kawai с соавт., 2008), который включает в себя не только распознавание и удаление чужеродных патогенов, но и элиминацию поврежденных клеток собственного организма (O. Takeuchi с соавт., 2010; N. Kano с соавт., 2022). В представленном обзоре собраны современные данные о роли ПРР в распознавании патогенов и активации клеток врожденной иммунной системы КРС: описаны основные иммуногенные структуры (PAMP и DAMP), оказывающие влияние на клетки врожденной иммунной системы КРС, дана информация по строению, функциям основных групп ПРР, включая Толл-подобные (TLR), NOD-подобные (NLR), лектиноподобные рецепторы С-типа (CLR) и RIG-1-подобные (RLR) рецепторы, показаны особенности строения этих рецепторов у КРС (Z. Sladek с соавт., 2009; S.K. Mishra с соавт., 2019). У КРС выявлено и картировано 10 функциональных TLR (от TLR1 до TLR10), каждый из которых распознает специфические молекулярные паттерны, ассоциированные с патогенами (M. Maurić Maljković с соавт., 2023), 32 типа молекул CLR, большинство из которых можно идентифицировать как ортологи белков человека и мыши (A. Holder с соавт., 2023). Семейство NOD-подобных рецепторов состоит из 4 подсемейств. NOD1 и NOD2 играют ауторегулирующую роль (N. Inohara с соавт., 1999) и участвуют в передаче сигнала адапторным белкам (G. Magnuson с соавт., 2010). RLRs включает три рецептора: RIG-I, MDA5 и LGP2 (K. Wicherska-Pawłowska с соавт., 2021). RIG-I-подобные рецепторы представляют собой цитоплазматические рецепторы нуклеиновых кислот для РНК вирионов. Установлена их роль в индукции врожденного иммунного ответа при защите от ротавирусной инфекции (P.S. Paul с соавт., 1993; K. de Verdier Klingenberg с соавт., 1998) и распознавании вируса диареи у КРС (Y. Ma с соавт., 2022). Для лучшего понимания роли ПРР в активации клетки отображены пути внутриклеточной передачи сигнала от рецепторов при их активации (J. Napetschnig с соавт., 2013; T. Kawai с соавт., 2008). Показано значение ПРР в формировании воспалительных заболеваний КРС (M. Maurić Maljković с соавт., 2023). Отдельно уделено внимание влиянию полиморфизма генов ПРР на устойчивость КРС к инфекционным заболеваниям, таким как мастит (A.Q. de Mesquita с соавт., 2012), туберкулез (A. Bhaladhare с соавт., 2016), паратуберкулез (R. Mucha с соавт., 2009; J.B. Okuni с соавт., 2021) и другим болезням (M. Bjelka с соавт., 2020). Идентификация однонуклеотидных полиморфизмов ПРР открывает перспективы для селекционных стратегий на основе маркеров, скрининга рисков заболеваний и повышения генетической резистентности молочного скота к болезням (M. Maurić Maljković с соавт., 2023).
Ключевые слова: паттерн-распознающие рецепторы, врожденный иммунитет, PAMP, DAMP, TLR, NOD, RIG, CLR, крупный рогатый скот, бактериальные инфекции, вирусные инфекции, полиморфизм.
L.A. Kalashnikova1✉, N.E. Murugina2, I.E. Bagal1,
A.E. Kalashnikov1, V.E. Kalashnikov1
The problem of increasing the natural resistance of highly productive cattle environment in industrial conditions is becoming increasingly relevant. Infections of the mammary glands, reproductive system, and viral diseases of cattle entail economic spends associated with a decrease in milk production, treatment costs and culling of weak animals. The key to maintaining homeostasis in the body and preserving the health of the animal is the timely recognition of pathogens by cells of the innate immune system. Currently, many molecular mechanisms of the immune cell activation have been established by human and mouse models; the role of pattern recognition receptors (PRRs) (J. Xu et al., 2011; I.F. Moretti et al., 2018), adapter proteins and transcription factors in the formation of an immune response has been shown (T. Kawai et al., 2008), which includes not only the recognition and removal of foreign pathogens, but and elimination of damaged cells of one’s own body (O. Takeuchi et al., 2010; N. Kano et al., 2022). This review present modern data on the role of PRRs in recognizing pathogens and activating cells of the innate immune system in cattle: the main immunogenic structures (PAMPs and DAMPs) that affect the cells of the innate immune system in cattle are described, information on the structure and functions of the main groups of PRRs is collected , including Toll-like (TLR), NOD-like (NLR), C-type lectin-like receptors (CLR) and RIG1-like (RLR) receptors, the structural features of these receptors in cattle are shown (Z. Sladek et al., 2009; S.K. Mishra et al., 2019). In cattle, 10 functional TLRs (TLR1 to TLR10) have been identified and mapped, each recognizing specific molecular patterns associated with pathogens (M. Maurić Maljković et al., 2023), 32 types of CLR molecules, most of which can be identified as orthologs of human and mouse proteins (A. Holder et al., 2023). The NOD-like receptor family consists of 4 subfamilies. NOD1 and NOD2 play an autoregulatory role (N. Inohara et al., 1999) and are involved in signal transduction to adaptor proteins (G. Magnuson et al., 2010). RLRs include three receptors: RIG-I, MDA5 and LGP2 (K. Wicherska-Pawłowska et al., 2021), RIG-I-like receptors are cytoplasmic nucleic acid receptors for virion RNA. Their role in the induction of the innate immune response during protection against rotavirus infecti on (P.S. Paul et al., 1993; K. de Verdier Klingenberg et al., 1998) and recognition of bovine diarrhea virus has been established (Y. Ma et al., 2022).To better understand the role of PRRs in cell activation, the pathways of intracellular signal transmission from receptors upon their activation are depicted (J. Napetschnig et al., 2013; T. Kawai et al., 2008). The importance of PRR in the formation of inflammatory diseases in cattle has been shown (M. Maurić Maljković et al., 2023). Special attention is paid to the influence of PRR gene polymorphism on cattle resistance to infectious diseases such as mastitis (A.Q. de Mesquita et al., 2012), tuberculosis (A. Bhaladhare et al., 2016), paratuberculosis (R. Mucha et al., 2009; J.B. Okuni et al., 2021) and other diseases (M. Bjelka et al., 2020). Identification of PRR single nucleotide polymorphisms opens up promising opportunities for marker-based selection strategies, disease risk screening and increasing the genetic resistance of dairy cattle to diseases (M. Maurić Maljković et al., 2023).
Keywords: Pattern recognition receptors, innate immunity, PAMP, DAMP, TLR, NOD, RIG, CLR, cattle, bacterial infections, viral infections, polymorphism.
1ФГБНУ Всероссийский НИИ племенного дела, |
Поступила в редакцию Принята к публикации |
