LİPİDLER ve İNFLAMASYON (3) Toll-like Reseptörler (TLRs) • TLRs innate immün sistemde önemli rolleri olan proteinlerdir. • Mikroplardan köken alan molekülleri tanırlar. • Mikroplar deri ve GİS mukozası gibi fiziksel bariyerlere ulaştıklarında, TLRs tarafından tanınırlar ve immün sistem hücreleri uyarılır. • İsimleri, Drosophila’da tanımlanmış olan ve Toll diye adlandırılan genin sentezlediği protein ile benzerlik göstermesinden dolayı verilmiştir. Drosophila melanogaster Türkçe'de "sirke sineği", İngilizce'de "meyve sineği (Fruit Fly)" • Aktivasyonlarını takiben immün hücrelerde: 1) Sitokin sentezi artar ve inflamasyona neden olur. 2) Fagositoz ve bakterinin sindirimi. 3) Antijenlerin CD4+ T hücrelere sunumu olur. 4) Etken viral ise, hücre protein üretimini durdurup apoptozise gider 5) İnterferon salgılanır. • TLRs, fagositoz ve adezyondan daha ziyade, sitokin sentezi ve hücresel aktivasyondan sorumludur. • TLRs hem omurgalı hem de omurgasızlarda mevcuttur ve immün sistemin en korunmuş komponentlerinden biridir. • İnsanda ve farede 13 TLRs (TLR1 - TLR13) tanımlanmıştır. • TLRs, pattern recognition receptor (PRR)’lerdendir ve patojenlerde olan ve konakçı molekülleri ile karıştırılmayan, genel olarak PAMPs diye adlandırılan, molekülleri tanırlar. • PAMPs, patojenler için yaşamsal öneme sahip olmaları nedeniyle elimine edilemezler ve mutasyona uğramazlar (evolutionarily conserved). Aynı durum TLRs için de geçerlidir. • PAMPs: LPS (TLR4), lipoproteinler, lipopeptidler (TLR2), flagellin (TLR5), viral double-stranded RNA (TLR3), bakteriyel veya viral DNA-CpG (TLR9), diğer DNA ve RNA. • İlave olarak non-self ligandlar olarak tanımlanan moleküller: Taxol, canlı Mycobacterium tuberculosis (Mtb) bacilli, respiratuar syncytial virus (RSV), fare meme tümörü virusu, murine lösemi virusu. • Patojenin TLR4-MD2 ile bağlanması çok güçlü immün yanıt oluşturur. • TLR4-MD-2, sepsiste, yeni ilaç geliştirilmesinde hedef molekül olma potansiyeline sahiptir. - TLR’lerin endojen aktivatörleri (otoimmün ve steril inflamasyonun eşlik ettiği diğer hastalıklarda rol oynayabilirler, örn. iskemik kalp, RA, artrit): - Surfactant protein-A - HSP60 (Chlamydia and human) - HSP70 (TLR2 ve TLR4) - Fibronectin domain A, fibrinogen (TLR4) - Saturated fatty acid (TLR4, 2, 1, 6) - Minimally modified LDL (low density lipoprotein) (TLR4) - Host DNA (TLR9) ve RNA (TLR3) from damaged cells • Pek çok TLR agonisti, yapısında sature yağ asidi içerir (Laurik, miristik, palmitik gibi). • Bu yağ asidleri çıkartılır veya unsature’lerle yer değiştirilirse agonist etkinlik kaybolur ya da antagonistik özellik kazanır. • Sature ve unsature yağ asidlerinin inflamatuar gen ekspresyonu (COX-2, iNOS, IL-1α) üzerine etkileri zıttır. • Sature yağ asidleri, COX-2 ve iNOS ekspresyonunu, TLR4 (293T), 2, 1 ve 6 (makrofaj ve SW620) üzerinden artırırlar. • TLR4 aktivasyonu için MD2 ve CD14 gereklidir. • Sature yağ asidleri TLR4 ve 2’de, MyD88-dependent yolağı aktive eder. • Balık yağı içeren özel diyetle (EPA ve DHA’dan zengin) beslenen insanların kanından alınan ve LPS ile indüklenen monositlerde, COX-2 ekspresyonundaki artma ve IL-2, IL-1 ve TNF-α sentezindeki artma suprese (azalmış) edilmiştir. • DHA ise tek başına pekçok TLR(2,3,4,5,9) için bir pan-inhibitördür. • Unsature yağ asidlerinin bu etkileri oluşturmadaki hedefleri, TLR’nin kendisi veya hemen proksimalindeki olaylardır, downstream signaling component’ler değil. • TLR2 ve 4 inhibisyonunda n-3 PUFAs, n-6 PUFAs ve n-9 UFA’dan çok daha potenttir. İnflamasyon, Sitokinler ve İnsülin Direnci • Obezite, insülin direnci ve Tip-2 diabetes ile kronik inflamasyon arasında çok yakın bir ilişki vardır (artmış sitokin yapımı, artmış akut faz reaktanları ve ilgili diğer mediyatörler, inflamatuar signaling yolakların aktivasyonu ile karakterize). • Obezite, diabet ve kronik inflamasyon arasındaki bağlantıyı çok açık bir şekilde gösteren ilk bulgu, obez farelerin yağ dokusunda overepressed edildiği bulunan TNF-α olmuştur. Innate Immunity ile Fatty acid-induced İnsülin Direnci Arasındaki Köprü: TLRs • Yağ asidleri, proinflamatuar yolakları aktive ederek, insülin direnci oluşturabilir; fakat mekanizma tam bilinmemektedir. • TLR’ler esas olarak innate immün sistem hücrelerinde, monosit/makrofajlarda bulunur. • Fakat, TLR’ler, özellikle TLR2 ve 4, yağ doku, kas dokusu ve karaciğer hücreleri gibi pekçok farklı hücrelerde de vardır ve signal iletimini aktive edebilirler. • TLR2 gen polimorfizmi sıklığı ile, insülin direnci ve diabet için yüksek risk taşıyan populasyonlar arasında korelasyon olduğu gösterilmiştir. • Bu bulgu şu hipotezin gelişmesine neden olmuştur: İnsülin duyarlı dokulardaki ve makrofaj/monositlerdeki TLR’ler, sature NEFA’ler tarafından aktive edilir ve bu olay sonucu indüklenen proinflamatuar yolaklar NEFA-induced insülin direncine yol açar. Mediators of Inflammation Volume 2006, Article ID 64980, Pages 1–6 Research Communication The Evaluation of the Role of Beta-Hydroxy Fatty Acids on Chronic Inflammation and Insulin Resistance A. S. Soydan, H. S. Dokmetas, M. Cetin, A. Koyuncu, E. Kaptanoglu, and H. Elden • Laurik asid’in, makrofaj hücre kültürlerinde TLR4 signal yolağını başlattığı gösterilmiştir. • Palmitik asidin, C2C12 mouse myotube’de TLR2 reseptörleri üzerinden insülin direnci oluşturduğu gösterilmiştir (IL-6 artışıyla birlikte). • TLR4’ün, sistemik NEFA (oleat ve palmitat karışımı) infüzyonu sırasında oluşan insülin direncine aracılık ettiği gösterilmiştir. • TLR4, beslenme, lipidler ve inflamasyon arasındaki bağlantıyı sağlar ve immün sistem, değişen beslenme koşullarında, nerji dengesi ve insülin direnci arasındaki düzenlemede rol alır. • Aterosklerozis (TLR4 ve 2, oxLDL, mmLDL, AggLDL, VLDL, LDL, endotoksin, foam cell) HEDEF MOLEKÜLLER 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) - Yağ asidleri (özellikle sature olanlar) Kompleks lipidler (fosfolipid, lipoprotein) CD14 ve diğer CD reseptörler LBP TLRs ve MD2 Sinyal transdüksiyon proteinleri Bazı nükleer proteinler ve reseptörleri ve DİYET… 1) Yağ asidleri ile TLR’ler arasındaki ilişki yabancı ajanlara karşı sonradan öğrenilmiş bir şey mi, yoksa asıl amaç endojen agonistler için mi? Tesadüf? Yaşlanma ve ölüm… 2) İnflamasyonu tetikleyen pekçok endojen molekül olabilir. Güçlü adaylardan birisi lipidlerdir.