Luonnollinen immuniteetti mikrobeita vastaan perustuu dendriittisolujen ja makrofagien kykyyn tunnistaa mikrobeissa olevia, mutta elimistölle vieraita molekyylirakenteita. Sen ne tekevät ns. hahmontunnistusreseptoriensa (engl. pattern-recognition receptors, PRR) avulla.
Hahmontunnistusreseptoreista NOD:in kaltaiset reseptorit (engl. nucleotide-binding oligomerization domain (NOD)-like receptors, NLR) tunnistavat pääsääntöisesti bakteereille ja RIG-I:n kaltaiset helikaasit (engl. retinoic acid-inducible gene I (RIG-I)-like helicases, RLH) viruksille tyypillisiä rakenteita. Tollin kaltaiset reseptorit (engl. Toll-like receptors, TLR) taas tunnistavat sekä bakteerien että virusten toistorakenteita.
Immuunisolun reseptorin tunnistettua mikrobin, käynnistyy monipolvinen signaalivälitystapahtuma, joka vaikuttaa solun geenien luentaan. Seurauksena on, että solu alkaa ilmentää lukuisia mikrobi-infektion torjunnan kannalta tärkeitä molekyylejä kuten liukoisiin välittäjäaineisiin, sytokiineihin kuuluvia interferoneja (IFN) ja interleukiineja (IL).
Tutkimme virusinfektoissa keskeisten RLH-reseptorien ja Tollin kaltaisten reseptorien ilmentymisen säätelyä ja aktivaatiota ihmisen makrofageissa ja dendriittisoluissa. Olemme osoittaneet, että influenssavirus laukaisee niissä virusten kasvua estävien IFN-alfan, IFN-betan, IL-28:n ja IL-29:n tuotannon solunsisäisiin RLH-reseptoreihin kuuluvien RIG-I:n ja Mda5:n välityksellä. Virusinfektion aikana tuotettavan IFN-alfan olemme puolestaan havainneet stimuloivan Tollin kaltaisten reseptorien kuten TLR3:n ilmentymistä ja sitä kautta lisäävän solujen sytokiinituotantoa.
Olemme myös selvittäneet, mitkä RLH- ja TLR-signaalivälitysreittien molekyylit ovat keskeisiä virusinfektion aikaisessa sytokiinituotannossa. Tutkimustulostemme mukaan IFN-alfalla on suuri merkitys usean signaalivälitysmolekyylin ilmentymisen säätelijänä.
Ihmiseltä tunnetaan 10 Tollin kaltaista reseptoria ja osan niistä on havaittu olevan keskenään synergistisiä eli toistensa toimintaa vahvistavia. Tutkimuksemme ovat varmentaneet, että TLR3 ja TLR4 saavat yhdessä TLR8:n kanssa aikaan synergistisen IL-6, IL-10, IL-12 ja tuumorinekroositekijän (TNF-alfa) tuotannon dendriittisoluissa. Parhaillaan selvitämme synergistisen sytokiinituotannon mekanismeja mikrobi-infektioiden aikana. Pystyäksemme määrittämään yksittäisen TLR:n osuuden solujen sytokiinituotannossa, käytämme niiden reseptorien aktivoimiseksi synteettisiä tai bakteereista eristettyjä molekyylejä, jotka vain tietty TLR tunnistaa. Näin haluamme saada selville, mitkä solun signaalivälitysreitit komponentteineen ovat tärkeitä synergistisessä sytokiinituotannossa. Nykyistä tarkemmasta TLR-signaalivälitysreitin tuntemisesta on hyötyä kehitettäessä näiden reseptorien tunnistamiin molekyyleihin pohjautuvia lääkkeitä ja rokoteadjuvantteja eli rokotteiden tehoa vahvistavia aineita.
Mäkelä S, Österlund P, Julkunen: TLR lignad induce synergistic interferon-beta and inteferon -lambda 1 gene expression in human monocyte-derived dendritic cells. Molecular Immunology 2010 Oct 30.
Mäkelä, S, Strengell, M, Pietilä, T, Österlund P, Julkunen,I: Multiple signaling pathways contribute to synergistic TLR ligand-dependent cytokine gene expression in human monocyte-derived macrophages and dendritic cells.
J Leuk Biol. 2009; 85:664-72 .
Miettinen, M, Veckman V, Latvala S, Sareneva T, Matikainen S, Julkunen I:
Live
Lactobacillus rhamnosus and
Streptococcus pyogenes differentially regulate Toll-like receptor (TLR) gene expression in human primary macrophages
J Leuk Biol.
2008; 84:1092-1100.
Pirhonen J, Sirén J, Julkunen I, Matikainen S. IFN-alpha regulates Toll-like receptor -mediated IL-27 gene expression in human macrophages. J Leukoc Biol. 2007; 82:1185-1192.
Sirén J,Imaizumi T, Sarkar D, Pietilä T, Noah DL, Lin R, Hiscott J, Krug RM, Fisher PB, Julkunen I, Matikainen S.: Retinoic acid inducible gene-I and mda-5 are involved in influenza A virus-induced expression of antiviral cytokines. Microbes Infect. 2006; 8(8):2013-20.
Berghäll H, Sirén J, Sarkar D, Julkunen I, Fisher PB, Vainionpää R, Matikainen S.:The interferon-inducible RNA helicase, mda-5, is involved in measles virus-induced expression of antiviral cytokines. Microbes Infect. 2006; 8(8):2138-44.
Sirén J, Pirhonen J, Julkunen I, Matikainen S. IFN-alpha regulates TLR-dependent gene expression of IFN-alpha, IFN-beta, IL-28, and IL-29. J Immunol. 2005; 174(4):1932-7.
Tissari J, Sirén J, Meri S, Julkunen I, Matikainen S. IFN-alpha enhances TLR3-mediated antiviral cytokine expression in human endothelial and epithelial cells by up-regulating TLR3 expression. J Immunol. 2005;174(7):4289-94.
Miettinen M,Sareneva T, Julkunen I, Matikainen S. IFNs activate toll-like receptor gene expression in viral infections. Genes Immun. 2001; 2(6):349-55.
Mäkelä, Sanna: Toll-like-reseptori -välitteinen sytokiinituotanto ihmisen makrofageissa ja dendriittisoluissa. Helsingin yliopisto, Bio- ja ympäristötieteiden laitos, Yleisen mikrobiologian osasto, 2007.
Mattinen, Laura: Immuunivasteen aktivoituminen ja Toll-like receptor-molekyylien ilmentyminen endoteelisoluissa tuhkarokkovirusinfektiossa. Helsingin yliopisto, Biotieteiden laitos, Biokemian osasto, 2002.