microbeПроблемы особо опасных инфекцийProblems of Particularly Dangerous Infections0370-10692658-719XRussian Research Anti-Plague Institute “Microbe”10.21055/0370-1069-2011-4(110)-12-17microbe-695Research ArticleОБЗОРЫREVIEWSВзаимодействие возбудителя сибирской язвы с паттерн-распознающими рецепторами врожденного и адаптивного иммунитетаInteraction between Bacillus anthracis and Pattern-Recognizing Receptors of Innate and Adaptive ImmunityПоповаП. Ю.PopovaP. Yu.rusrapi@microbe.ruМикшисН. И.MikshisN. I.noemail@neicon.ruЩуковскаяТ. Н.ShchukovskayaT. N.noemail@neicon.ruПоповЮ. А.PopovYu. A.noemail@neicon.ruРоссийский научно-исследовательский противочумный институт «Микроб»РоссияRussian Research Anti-Plague Institute MicrobeRussian Federation20112008201104(110)1217Copyright © Попова П.Ю., Микшис Н.И., Щуковская Т.Н., Попов Ю.А., 20112011Попова П.Ю., Микшис Н.И., Щуковская Т.Н., Попов Ю.А.Popova P.Y., Mikshis N.I., Shchukovskaya T.N., Popov Y.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.microbe.ru/jour/article/view/695

По современным представлениям защита организма от патогенов обеспечивается функционированием двух звеньев иммунной системы - врожденной и приобретенной. На начальных этапах рецепторы неспецифического иммунитета, в том числе толл-подобные рецепторы, распознают консервативные патоген-ассоциированные молекулярные структуры. Последующая активация сигнальных путей приводит к быстрой нейтрализации и элиминации чужеродного агента. Одновременно происходит инициация начальных этапов адаптивного иммунитета, реализация каскада провоспалительных реакций. В обзоре обобщены и проанализированы литературные данные об особенностях развития врожденного и адаптивного иммунитета в случаях взаимодействия макроорганизма с возбудителем сибирской язвы. Потенциальными лигандами толл-подобных рецепторов у сибиреязвенного микроба являются протективный антиген, липопротеин, компоненты клеточной стенки, антролизин О, CpG последовательность ДНК и др. Приведены результаты экспериментов, доказывающих влияние синтетических агонистов толл-подобных рецепторов на реализацию цитотоксичности Bacillus anthracis и течение инфекционного процесса у лабораторных животных. Модификаторы функций толл-подобных рецепторов могут быть использованы как иммуностимуляторы при конструировании эффективных средств антиинфекционной защиты. Врожденный и приобретенный компоненты иммунитета, имея свои уникальные механизмы специфического распознавания возбудителя сибирской язвы, находятся во взаимодействии, дополняют и усиливают друг друга.

According to modern views, protection of an organism from different pathogens is achieved through functioning of the two chains of immune system - innate and acquired ones. Initially, receptors of non-specific immunity, including Toll-like receptors, identify conservative pathogen-associated molecular structures. The subsequent activation of signaling pathways leads to rapid neutralization and elimination of foreign agent. Concurrently, initiation of the adaptive immunity, and realization of pro-inflammatory reactions' cascade take place. The review summarizes literature data concerning peculiarities of innate and adaptive types of immunity in case of interaction between macro-organism and Bacillus anthracis. Protective antigen, lipoprotein, cell wall components, anthrolysine O, CpG DNA sequence and others are the potential ligands of Toll-like receptors in B. anthracis. Demonstrated are the results of experiments that bear evidence of the fact, that synthetic agonists of Toll-like receptors influence realization of B. anthracis cytotoxicity and course of infection in laboratory animals. Modificators of Toll-like receptor functions can be used as immunostimulators for designing of effective means of anti-infectious protection. Innate and adaptive components of the immunity, having their own unique mechanisms of the specific B. anthracis identification, interact with each other, strengthen and complement each other.

сибирская язваBacillus anthracisиммунитетТолл-подобные рецепторывакциныanthraxBacillus anthracisimmunityToll-like receptorsvaccinesReferencesБайракова А.Л., Воропаева Е.А., Афанасьев С.С., Алёшкин В.А., Несвижский Ю.В., Караулов А.В. и др. Роль и биологическое значение Toll-подобных рецепторов в антиинфекционной резистентности организма. Вестник Российской АМН. 2008; 1:45-54.Bairakova A.L., Voropaeva E.A., Afanas’ev S.S., Aleshkin V.A, Nesvizhsky Yu.V., Karaulov A.V. et al. [Role and biological significance of Toll-like receptors in the process of anti-infectious resistance of organism]. Vestnik RAMS. 2008; 1:45–54.Дербин М.И., Садовой Н.В., Тарумов B.C., Гарин Н.С. Сравнительное изучение гуморального противосибиреязвенного иммунитета у привитых живой и химической вакцинами. Иммунология. 1982; 3:49-52.Derbin M.I., Sadovoy N.V., Tarumov V.S., Garin N.S. [Comparative studies of humoral anti-anthrax immunity in those inoculated by live and chemical vaccines]. Immunologia. 1982; 3:49–52.Ковальчук Л.В., Хорева М.В., Варивода А.С. Врожденные компоненты иммунитета: Toll-подобные рецепторы в норме и при иммунопатологии. Журн. микробиол., эпидемиол. и иммунобиол. 2005; 4:96-104.Koval’chuk L.V., Khoreva M.V., Varivoda A.S. [Inborn components of immunity: Toll-like receptors in the normal state and immune pathology]. Zh. Microbiol. Epidemiol. Immunobiol. 2005; 4:96–104.Маринин Л.И., Онищенко Г.Г., Кравченко Т.Б., Дятлов И.А., Тюрин Е.А., Степанов А.В. и др. Сибирская язва человека: эпидемиология, профилактика, диагностика, лечение. М.: ЗАО МП «Гигиена»; 2008. 416 с.Marinin L.I., Onishchenko G.G., Kravchenko T.B., Dyatlov I.A., Tyurin E.A., Stepanov A.V. et al. [Human anthrax: epidemiology, prophylaxis, diagnostics, and treatment]. M., ZAO MP “Gigiena”; 2008. 416 p.Микшис Н.И., Попов Ю.А., Кутырев В.В. Современные представления о факторах патогенности и иммуногенности возбудителя сибирской язвы. Журн. микробиол., эпидемиол. и иммунобиол. 2010; 3: 96-101.Mikshis N.I., Popov Yu. A., Kutyrev V.V. [Modern views on patho- genicity and immunogenicity factors of Bacillus anthracis]. Zh. Microbiol. Epidemiol. Immunobiol. 2010; 3:96–101.Онищенко Г.Г., Васильев Н.Т., Литусов Н.В., Харечко А.Т., Васильев П.Г., Садовой Н.В. и др. Сибирская язва: актуальные аспекты микробиологии, эпидемиологии, клиники, диагностики, лечения и профилактики. М.: ВУНМЦ МЗ РФ; 1999. 447 с.Onishchenko G.G., Vasil’ev N.T., Litusov N.V., Kharechko A.T., Vasil’ev P.G., Sadovoy N.V. et al. [Anthrax: relevant aspects of microbiology, epidemiology, clinical picture, diagnostics, treatment and prophylaxis]. M.: Ministry of Health of the Russian Federation; 1999. 447 p.Онищенко Г.Г., Пальцев М.А., Зверев В.В., Иванов А.А., Киселёв В.И., Нетесов С.В. и др. Биологическая безопасность. М.: ОАО «Издательство «Медицина». 2006. 304 с.Onishchenko G.G., Pal’tsev M.A., Zverev V.V., Ivanov A.A., Kiselev V.I., Netesov S.V. et al. [Biosafety]. M.: OAO Izd. “Meditsina”. 2006. 304 p.Пименов Е.В., Дармов И.В., Васильев Н.Т., Кожухов В.В., Бондарев В.П., Кутырев В.В. и др. Состояние вопроса и перспективы разработки вакцин против сибирской язвы. Эпидемиол. и вакцинопрофилакт. 2002; 5:42-6.Pimenov E.V., Darmov I.V., Vasil’ev N.T., Kozhukhov V.V., Bondarev V.P., Kutyrev V.V. et al. [Current state and perspectives of the development of anthrax vaccines]. Epidemiol. Vaktsinoprofilakt. 2002; 5:42–6.Садовой Н.В., Кравец И.Д., Селиваненко Г.М., Харечко Г.С., Садовая Е.А., Васильев П.Г. и др. Вакцина сибиреязвенная комбинированная. Патент РФ № 2115433.Sadovoy N.V., Kravets I.D., Selivanenko G.M., Kharechko G.S., Sadovaya E.A., Vasil’ev P.G. et al. [Combined anthrax vaccine]. RF Patent № 2115433.Семенов Б.Ф., Зверев В.В., Хаитов Р.М. Прогноз развития вакцинопрофилактики в первые десятилетия XXI века. Иммунол. 2009; 6:324-35.Semenov B.F., Zverev V.V., Khaitov R.M. [Prognosis of the de- velopment of vaccine prophylaxis in the first decades of the XXI century]. Immunologia. 2009; 6:324–35.Симбирцев А.С. Толл-белки: специфические рецепторы неспецифического иммунитета. Иммунология. 2005; 6:368-77.Simbirtsev A.S. [Toll-proteins: specific receptors of non-specific im- munity]. Immunologia. 2005; 6:368–77.Хаитов Р. М., Пащенков М. В., Пинегин Б.В. Роль паттерн-распознающих рецепторов во врожденном и адаптивном иммунитете. Иммунология. 2009; 1:66-76.Khaitov R.M., Pashchenkov M.V., Pinegin B.V. [Role of the pattern- identifying receptors in inborn and adaptive immunity]. Immunologia. 2009; 1:66–7.Хорева М.В., Ковальчук Л.В., Варивода А.С., Николаева И.Н., Грачева Л.А., Галухина Е.Р. и др. Опосредованные через Toll-подобные рецепторы выработка цитокинов и экспрессия поверхностных маркеров лейкоцитами человека. Аллергол. и иммунол. 2006; 7(2):199-206.Khoreva M.V., Koval’chuk L.V., Varivoda A.S., Nikolaeva I.N., Gracheva L.A., Galukhina E.R. et al. [Toll-like receptor mediated cytokine production and surface marker expression by means of human leukocytes]. Allergol. Immunol. 2006; 7(2):199–206.Balamayooran T., Balamayooran G., Jeyaseelan S. Toll-like receptors and NOD-like receptors in pulmonary antibacterial immunity. Innate Immun. 2010; 16(3):201-10.Balamayooran T., Balamayooran G., Jeyaseelan S. Toll-like receptors and NOD-like receptors in pulmonary antibacterial immunity. Innate Immun. 2010; 16(3):201-10.Brossier F., Levy M., Mock M. Anthrax spores make an essential contribution to vaccine efficacy. Infect. Immun. 2002; 70(2):661-4.Brossier F., Levy M., Mock M. Anthrax spores make an essential contribution to vaccine efficacy. Infect. Immun. 2002; 70(2):661-4.Hallman M., Ramet M., Ezekowitz R.A. Toll-like receptors as sensors of pathogens. Pediatr. res. 2001; 50(3):315-21.Hallman M., Ramet M., Ezekowitz R.A. Toll-like receptors as sensors of pathogens. Pediatr. res. 2001; 50(3):315-21.Hughes M. A., Green C. S., Lowchyi L., Lee G.M., Grippe V.K., Smith M.F. et al. MyD88-dependent signaling contributes to protection following Bacillus anthracis spore challenge of mice: implications for toll-like receptor signaling. Infect. Immun. 2005; 73(11):7535-40.Hughes M. A., Green C. S., Lowchyi L., Lee G.M., Grippe V.K., Smith M.F. et al. MyD88-dependent signaling contributes to protection following Bacillus anthracis spore challenge of mice: implications for toll-like receptor signaling. Infect. Immun. 2005; 73(11):7535-40.Joyce J., Cook J., Chabot D., Hepler R., Shoop W., Xu Q., et al. Immunogenicity and protective efficacy of Bacillus anthracis poly-γ-D-glutamic acid capsule covalently coupled to a protein carrier using a novel triazine-based conjugation strategy. Biol. chem. 2006; 281(8):4831-3.Joyce J., Cook J., Chabot D., Hepler R., Shoop W., Xu Q., et al. Immunogenicity and protective efficacy of Bacillus anthracis poly-γ-D-glutamic acid capsule covalently coupled to a protein carrier using a novel triazine-based conjugation strategy. Biol. chem. 2006; 281(8):4831-3.Ivins B., Welkos S. Recent advances in the development of an improved human anthrax vaccine. Eur. J. Epidemiol. 1988; 4:12-19.Ivins B., Welkos S. Recent advances in the development of an improved human anthrax vaccine. Eur. J. Epidemiol. 1988; 4:12-19.Koehler T.M. Bacillus anthracis physiology and genetics. Mol. Aspects Med. 2009; 30:386-96.Koehler T.M. Bacillus anthracis physiology and genetics. Mol. Aspects Med. 2009; 30:386-96.Lizanby M.W., Swiecki M.K., Dizon B.L., Pflughoeft K.J., Koehler T.M., Kearney J.F. Cathelicidin administration protects mice from Bacillus anthracis spore challenge. J. Immunol. 2008; 181(7):4989-5000.Lizanby M.W., Swiecki M.K., Dizon B.L., Pflughoeft K.J., Koehler T.M., Kearney J.F. Cathelicidin administration protects mice from Bacillus anthracis spore challenge. J. Immunol. 2008; 181(7):4989-5000.Mock M., Fouet A. Anthrax. Microbiol. Rev. 2001; 55:647-71.Mock M., Fouet A. Anthrax. Microbiol. Rev. 2001; 55:647-71.Park J.M., Ng V.H., Maeda S., Rest R.F., Karin M. Anthrolysin O and other Gram-positive cytolysins are Toll-like receptor 4 agonists. J. Exp. Med. 2004; 200(12):1647-55.Park J.M., Ng V.H., Maeda S., Rest R.F., Karin M. Anthrolysin O and other Gram-positive cytolysins are Toll-like receptor 4 agonists. J. Exp. Med. 2004; 200(12):1647-55.Pezard C., Weber M., Sirard J., Berche P., Mock M. Protective immunity induced by Bacillus anthracis toxin-deficient strains. Infect. Immun. 1995; 63:1369-72.Pezard C., Weber M., Sirard J., Berche P., Mock M. Protective immunity induced by Bacillus anthracis toxin-deficient strains. Infect. Immun. 1995; 63:1369-72.Sabet M., Cottam H. B., Guiney D.G. Modulation of cytokine production and enhancement of cell viability by TLR7 and TLR9 ligands during anthrax infection of macrophages. FEMS Immunol. Med. Microbiol. 2006; 47:369-79.Sabet M., Cottam H. B., Guiney D.G. Modulation of cytokine production and enhancement of cell viability by TLR7 and TLR9 ligands during anthrax infection of macrophages. FEMS Immunol. Med. Microbiol. 2006; 47:369-79.Singh Y., Klimpel K., Arora N., Sharma M., Leppla S. The chymotrypsinsensitive site, FFD315, in anthrax toxin protective antigen is required for translocation of lethal factor. J. Biol. Chem. 1994; 269:29039-46.Singh Y., Klimpel K., Arora N., Sharma M., Leppla S. The chymotrypsinsensitive site, FFD315, in anthrax toxin protective antigen is required for translocation of lethal factor. J. Biol. Chem. 1994; 269:29039-46.Swanson-Biearman B., Krenzelok E. Delayed life-threatening reaction to anthrax vaccine. J. Clin. Toxicol. 2001; 39(1):81-4.Swanson-Biearman B., Krenzelok E. Delayed life-threatening reaction to anthrax vaccine. J. Clin. Toxicol. 2001; 39(1):81-4.Takeda K., Akira S. Toll receptors and pathogen resistance. Cell. Microbiol. 2003; 5(3):143-53.Takeda K., Akira S. Toll receptors and pathogen resistance. Cell. Microbiol. 2003; 5(3):143-53.Triantafilou M., Uddin A., Maher S., Charalambous N., Hamm T.S.C., Alsumati A. et al. Anthrax toxin evades Toll-like receptor recognition whereas its cell wall components trigger activation via TLR 2/6 heterodimers. Cell. Microbiol. 2007; 9(12):2880-92.Triantafilou M., Uddin A., Maher S., Charalambous N., Hamm T.S.C., Alsumati A. et al. Anthrax toxin evades Toll-like receptor recognition whereas its cell wall components trigger activation via TLR 2/6 heterodimers. Cell. Microbiol. 2007; 9(12):2880-92.Uematsu S., Akira S. Toll-like receptors and innate immunity. J. Mol. Med. 2006; 84:712-25.Uematsu S., Akira S. Toll-like receptors and innate immunity. J. Mol. Med. 2006; 84:712-25.Valiante N., O`Hagan D., Ulmer J. Innate immunity and biodefence vaccines. Cell. Microbiol. 2003; 5(11):755-60.Valiante N., O`Hagan D., Ulmer J. Innate immunity and biodefence vaccines. Cell. Microbiol. 2003; 5(11):755-60.Walberg K., Baron S., Poast J., Schwartz B., Izotova L., Pestka S. et al. Interferon protects mice against inhalation anthrax. J. Interferon Cytokine Res. 2008; 28(10):597-601.Walberg K., Baron S., Poast J., Schwartz B., Izotova L., Pestka S. et al. Interferon protects mice against inhalation anthrax. J. Interferon Cytokine Res. 2008; 28(10):597-601.Weiss S., Levy H., Fisher M., Kobiler D., Altboum Z. Involvement of TLR2 in innate immune response to Bacillus anthracis infection. Innate Immun. 2009; 15(1):43-51.Weiss S., Levy H., Fisher M., Kobiler D., Altboum Z. Involvement of TLR2 in innate immune response to Bacillus anthracis infection. Innate Immun. 2009; 15(1):43-51.Wu C.C., Hayashi T., Takabayashi K., Sabet M., Smee D.F., Guiney D.D. et al. Immunotherapeutic activity of a conjugate of a Toll-like receptor 7 ligand. PNAS. 2007; 104(10):3990-95.Wu C.C., Hayashi T., Takabayashi K., Sabet M., Smee D.F., Guiney D.D. et al. Immunotherapeutic activity of a conjugate of a Toll-like receptor 7 ligand. PNAS. 2007; 104(10):3990-95.Wu C.C., Sabet M., Hayashi T. In vivo efficacy of a phosphodiester TLR9 aptamer and its beneficial effect in a pulmonary anthrax infection model. Cell. Immunol. 2008; 251(2):78-85.Wu C.C., Sabet M., Hayashi T. In vivo efficacy of a phosphodiester TLR9 aptamer and its beneficial effect in a pulmonary anthrax infection model. Cell. Immunol. 2008; 251(2):78-85.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.