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Il Mycobacterium tuberculosis, l'agente patogeno causale della tubercolosi identificato 142 anni fa, rimane una sfida globale, che attualmente infetta almeno un quarto della popolazionemondiale1. Trasmesso attraverso goccioline trasportate dall'aria da persone infette, M. tuberculosis raggiunge i macrofagi alveolari nei polmoni dove può sopravvivere per lunghi periodi in uno stato latente 2,3. Non solo viene attivata la risposta macrofagica locale, ma negli ultimi anni è stato descritto che i monociti periferici possono essere reclutati nel tratto respiratorio e differenziarsi in macrofagi alveolari, generando una risposta ancora più robusta contro M. tuberculosis rispetto alla loro controparte di origine fetale 2,4.
I macrofagi sono attori fondamentali dell'immunità innata. Dopo l'ingestione di M. tuberculosis, i macrofagi mostrano numerose funzioni microbicide, come la secrezione di citochine proinfiammatorie, la fusione del fagolisosoma e l'attivazione di altre cellule immunitarie per uccidere M. tuberculosis 2,3. Tuttavia, la complessa struttura architettonica di questo patogeno fornisce effettori (ad esempio, proteine e lipidi) in grado di regolare il metabolismo e le funzioni dei macrofagi e, di conseguenza, il processo infiammatorio3. Questa manipolazione delle risposte dei macrofagi, attraverso la secrezione di fattori di virulenza o lo sfruttamento di fattori dell'ospite, porta a diverse strategie di fuga esercitate da M. tuberculosis. Alcuni meccanismi chiave di evasione includono l'induzione di citochine antinfiammatorie, l'inibizione della maturazione e dell'acidificazione dei fagolisosomi, le alterazioni dello stress ossidativo, l'interruzione dell'autofagia e le carenze durante l'elaborazione e la presentazione dell'antigene 3,5.
Un'interazione strettamente regolata tra macrofagi e M. tuberculosis è fondamentale per lo sviluppo di una corretta risposta immunitaria. Pertanto, lo studio di queste sinapsi è fondamentale per identificare i meccanismi immunoprotettivi o immunopatogeni indotti dal crosstalk ospite-patogeno, nonché per identificare potenziali bersagli terapeutici. Molti recettori mediano il riconoscimento e/o l'internalizzazione di M. tuberculosis, inclusi i TLR 6,7,8, NLRs 7,8, i recettori del complemento 6,8, i recettori della lectina di tipo C 6,8 e i recettori scavenger 6,8. L'accumulo di dati indica che sia i PRR superficiali che quelli intracellulari svolgono un ruolo importante durante l'infezione, riconoscendo la M. tuberculosis opsonizzata e non opsonizzata.
Zihad e Sifat et al. hanno recentemente esaminato la partecipazione dei PRR nelle risposte indotte da M. tuberculosis da parte delle cellule innate9. In particolare, la maggior parte dei membri della famiglia dei TLR sono stati implicati nell'interazione con i ligandi di M. tuberculosis 6,7. Il TLR2 di superficie riconosce antigeni micobatterici come le lipoproteine acilate, le lipoproteine 19-kDa, le lipoproteine LprA, le lipoproteine LprG, l'antigene 30-kDa, l'antigene 38-kDa, MymA, l'acido prolina-prolina-glutammico (PPE)-57, LAM, LM, PIM, proteina da shock termico 60, proteina firma Rv1509 e la proteina secreta ESAT-67. La membrana TLR4 interagisce con le proteine da shock termico, l'antigene 38-kDa, RpfE, Rv0652, Rv0335c, Rv2659c, Rv1738, Rv2627c, Rv2628, GrpE e HBHA. D'altra parte, i ligandi per i TLR endosomiali (TLR 3, 7, 8 e 9) includono dsRNA, tRNA, ssRNA, RNA fagosomiale e dsDNA di M. tuberculosis. Inoltre, TLR2 ha un ruolo attivo nell'avvio delle risposte immunitarie quando agisce in combinazione con TLR1 e TLR6, TLR4 e TLR9 6,7. NOD2 e NLRP3 sono gli NLR citoplasmatici più ben caratterizzati nella tubercolosi. Sebbene i loro ligandi specifici rimangano in fase di studio, questi recettori sono attivati dal dipeptide muramilico o dall'ESAT-6, rispettivamente 7,8. I recettori della lectina di tipo C sono classicamente coinvolti nell'endocitosi di M. tuberculosis. Mentre la dectina-2 agisce come PRR diretto per ManLAM della parete cellulare di M. tuberculosis, il ligando della dectina-1 non è stato ancora scoperto8. Mincle e MCL riconoscono entrambi il glicolipide trealosio-6,6'-dimicolato (TDM), chiamato anche fattore di corda7. Il DCAR interagisce con i glicolipidi micobatterici fosfatidil-mio-inositolo mannosidi (PIM)7. CR3 riconosce i micobatteri LAM e PIM, DC-SIGN liga ManLAM, MR riconosce una serie di componenti di M. tuberculosis, tra cui ManLAM, PIM, LM, glicoproteina 38-kDa, antigene 19-kDa e altre proteine mannosilate mentre il ligando DCIR non è ancora identificato.
I CLR solubili includono SP-A, che riconosce ManLam, LM, glicoproteina 60-kDa e glicoproteina Apa; SP-D che interagisce con LAM, LM e PILAM; e MBL, specializzato nel riconoscimento ManLAM 6,7. I recettori scavenger sono anche PRR fagocitici. SR-A e MARCO hanno TDM come ligando, SR-B1 riconosce ESAT-6 e CD36 si lega a ManLAM e LM 7,8. Inoltre, Dectina-1, Mincle e MARCO possono anche combinarsi con TLR2 o TLR4 per attivare segnali dopo aver rilevato PAMP 6,7 di M. tuberculosis. Il CD14 è un recettore di superficie che ha la capacità di internalizzare i batteri non opsonizzati e riconosce anche la proteina da shock termico Chaperonin 60.1. In particolare, CD14 funziona come co-recettore insieme a MARCO e TLR26. AIM2 è un recettore citosolico in grado di rilevare l'ssDNA quando M. tuberculosis fuoriesce dal fagosoma8. Infine, AhR è un fattore di trascrizione attivato da un ligando che lega il fattore di virulenza pigmentato naphthochinone phthiocol di M. tuberculosis6.
Molte delle interazioni sopra descritte sono state postulate e non strettamente dimostrate. Anche i ligandi per alcuni recettori rimangono sconosciuti, il che rafforza la necessità di comprendere meglio il campo dell'immunoriconoscimento di M. tuberculosis. In questo contesto, la molecola costimolatoria SLAMF1 (Signaling Lymphocytic Activation Molecule) è stata recentemente descritta come recettore di M. tuberculosis da Barbero et al.10. Agendo non solo come molecola di segnalazione ma anche come sensore di M. tuberculosis, SLAMF1 ha un ruolo particolarmente intrigante nella tubercolosi. SLAMF1 può indurre l'attivazione delle cellule immunitarie modulando funzioni protettive come la produzione di IFN-γ da parte delle cellule T attraverso la fosforilazione di Erk/CREB 11,12,13, l'autofagia nei neutrofili 14 e la clearance batterica nei macrofagi15.
Le interazioni recettori-ligando sono state studiate nel corso degli anni utilizzando tecniche quali ELISA, Risonanza Plasmonica di Superficie (SPR), Calorimetria di Titolazione Isotermica (ITC), Polarizzazione a Fluorescenza (FP), Cristallografia a raggi X, Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (NMR), Termoforesi su Microscala (MST), Trasferimento di Energia di Risonanza (ad esempio, BRET o FRET) Microscopia Confocale, Microscopia Elettronica, Microscopia Crio-Elettronica (Cryo-EM) e Microscopia a Forza Atomica (AFM)16,17, 18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28. Alcuni di questi approcci implicano l'uso di geni reporter, proteine ricombinanti marcate o molecole chimeriche, modelli di knockout, knockdown o sovraespressione. In alternativa, gli strumenti computazionali possono prevedere le interazioni recettore-ligando e i siti di legame e sono spesso utilizzati in combinazione con approcci biologici per ottenere una comprensione completa delle interazioni 29,30,31. Qui vengono descritte due alternative per rilevare l'interazione biochimica e anche una sezione su come etichettare i batteri in modo fluorescente. Viene presentato un protocollo che consente lo studio delle interazioni recettore-patogeno in vitro, valutando in particolare l'innesco della SLAMF1-M. tuberculosis attraverso la citometria a flusso e la microscopia a fluorescenza, due tecniche solitamente disponibili e utilizzate di routine.