Congenitally impaired pattern-recognition receptors in pathogenesis of pediatric invasive and recurrent pneumococcal infection

• Published in: Russian Journal of Infection and Immunity
• Main Authors: S. Tereshchenko Yu., M. Smolnikova V., С. Терещенко Ю, М. Смольникова В.
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: Russian
• Published: Publishing house of Saint Petersburg Pasteur Institute 2019
• Subjects: Pattern-recognition receptors; Toll-like receptors; pneumococcal infection; innateimmunity; children; паттерн-распознающие рецепторы; Toll-подобные рецепторы; пневмококковая инфекция; врожденный иммунитет; дети; Arctic
• Online Access: https://www.iimmun.ru/iimm/article/view/622; https://doi.org/10.15789/2220-7619-2019-2-229-238

Here we review currently available data showing that innate immune signs predisposing to recurrent and invasive pneumococcal infections were identified in children. Streptococcus pneumoniae (pneumococcus) belongs to Grampositive bacteria being the major cause of morbidity and mortality in infants, especially in developing countries and in communities with low socioeconomic status. Due to the lack of anti-pneumococcal vaccination, the significant proportion of pneumococcus carriers develop non-invasive (pneumonia, otitis media, sinusitis) and severe invasive (bacteremia/septicemia, meningitis) pneumococcal infection. A great deal of diverse factors related to pneumococcus biological features (virulence factors) as well individualized host-specific immunity are implicated in efficient bacterial penetration across the mucous membranes. The TLR signaling system plays a crucial role in the human nonspecific defense upon the first encounter with the pathogen. Various TLRs comprise the first pattern recognition receptor fami ly ever described which sense ligands derived from the outer bacterial wall. The complement system is the ancient innate immunity component mainly involved in intravascular elimination of bacterial agents. In addition, the complement proteins serve as a bridge between innate and adaptive immunity, ensuring optimal conditions for B- and T-cell maturation and differentiation. Because pneumococcus secretes the IgA protease, a local protective effects related to IgA antibodies might not be so prominent. Therefore, B-cell immunodeficiency and impaired complement system hold a lead place among congenital causes resulting in severe and recurrent pneumococcal infections in children. Thus, based on available data, we concluded that impaired B-cell function, the complement components deficiency as well as receptor-recognition receptors (TLR-2, -9, -4, MYD88 adapter protein, TLR cascade enzymes: IRAK4, NEMO, NOD-like receptors: NOD2, NLRP3; C-type lectins: MBL, Dextin-2, and, possibly, ficoline) play the most important role among congenital immunodeficiencies predisposing to invasive and recurrent pneumococcal infections play the most important role among congenital immunodeficiencies predisposing to invasive and recurrent pneumococcal infections, and should be used as a rationale for immunological surveillance and organizing immunogenetics screening in these patients. В обзоре освящены имеющиеся к настоящему времени данные, показывающие наличие врожденных осо- бенностей иммунного реагирования, предрасполагающих к рецидивирующему и инвазивному течению пневмо- кокковых инфекций у детей. Капсульные формы грампозитивной бактерии Streptococcus pneumoniae (пневмококка) являются в настоящее время ведущей бактериальной причиной заболеваемости и смертности детей раннего воз- раста, особенно в развивающихся странах и в популяциях с низким социально-экономическим статусом. При от- сутствии противопневмококковой вакцинации у значительной части носителей развиваются неинвазивные (пнев- мония, средний отит, синусит) и тяжелые инвазивные (бактериемия/септицемия, менингит) пневмококковые заболевания. Успешное проникновение пневмококка через слизистые оболочки зависит от большого количества факторов, как со стороны самой бактерии (факторов вирулентности), так и со стороны комплекса защитных ком- понентов иммунной системы организма-хозяина. Система TLR сигналинга играет важнейшую роль в неспеци- фической защитной реакции организма человека при его первой встрече с патогеном. TLR различных типов от- носятся к первому из описанных семейств паттерн-распознающих мембранных молекул, для которых лигандами являются специфические участки внешней оболочки бактерий. Система комплемента является древнейшим ком- понентом врожденного иммунитета, основной функцией которого является преимущественно интравас кулярная элиминация бактериальных агентов. Кроме того, протеины комплемента играют роль свое образного моста между системами врожденного и адаптивного иммунитета, обеспечивая адекватные условия для созревания и дифферен- циации В- и Т-лимфоцитов. Поскольку пневмококк секретирует IgA-протеазу, защитная роль локально продуци- руемых антител класса IgA при реализации активного инфекционного процесса в этом случае невелика. Именно поэтому дефекты адаптивного В-клеточного звена иммунитета и системы комплемента занимают ведущую пози- цию среди наследственно обусловленных причин тяжелого и рецидивирующего течения пневмококковых инфек- ций у детей. Мы пришли к выводу, что наиболее важными врожденными иммунными дефектами для инвазивных и рецидивирующих пневмококковых инфекций являются дисфункции B-лимфоцитов, дефицит компонентов комплемента и дисфункции рецептор-распознающих рецепторов (Toll-подобных рецепторов: TLR-2, -9, -4; про- теина-адаптера MYD88; ферментов TLR-каскада: IRAK4, NEMO; NOD-подобных рецепторов: NOD2, NLRP3; лек- тинов C-типа: MBL, Deсtin-2, а также, возможно, фиколина). Указанные данные целесообразно использовать при планировании иммунологического тестирования детей с инвазивными и рецидивирующими пневмококковыми инфекциями и организации иммуногенетических исследований в этой области.