Mạng lưới cytokine giữa hệ miễn dịch và cơ thể xác định kiến trúc xã hội của các tương tác tế bào

Springer Science and Business Media LLC - 2006
Ziv Frankenstein1, Uri Alon2, Irun R. Cohen1
1Department of Immunology, The Weizmann Institute of Science, Rehovot 76100, Israel
2Department of Molecular Cell Biology and Department of Physics of Complex Systems, The Weizmann Institute of Science, Rehovot, 76100, Israel

Tóm tắt

Tóm tắt Bối cảnh Ba mạng lưới giao tiếp liên tế bào có thể liên quan đến sự tiết cytokine; một mạng lưới hạn chế trong các tế bào của hệ miễn dịch (tế bào miễn dịch), một mạng lưới hạn chế trong các tế bào parenchymal của các cơ quan và mô (tế bào cơ thể), và một mạng lưới liên quan đến các tương tác giữa tế bào miễn dịch và tế bào cơ thể (giao diện miễn dịch-cơ thể). Những kết nối cytokine này xác định phản ứng viêm đối với chấn thương và quá trình lành thương sau đó cũng như các kết quả sinh học của phản ứng miễn dịch thích ứng với các kháng nguyên. Chúng tôi đã khám phá dữ liệu cytokine một cách thông tin để phát hiện cấu trúc mạng lưới nền tảng của ba mạng lưới này. Kết quả Chúng tôi hiện báo cáo rằng ba mạng lưới cytokine này nằm trong số những mạng lưới phức tạp dày đặc nhất mà chúng tôi đã nghiên cứu, và mỗi mạng lưới có một hồ sơ đặc trưng của các mô hình ba tế bào cụ thể. Một số kết nối cytokine hợp pháp đã bị từ chối (anti-motifs). Một số tế bào miễn dịch có thể được ghép cặp theo các vị trí vào-ra của chúng trong một cây kiến trúc cytokine có năm tầng: đại thực bào (MΦ) và tế bào B (BC) tạo thành tầng đầu tiên; tầng thứ hai được hình thành bởi tế bào trợ giúp T 1 (Th1) và tế bào trợ giúp T 2 (Th2); tầng thứ ba bao gồm tế bào trình diện (DC), tế bào mast (MAST), tế bào T tự nhiên diệt (NK-T) và những tế bào khác; tầng thứ tư được hình thành bởi bạch cầu trung tính (NEUT) và tế bào T tự nhiên diệt (NK); và tế bào T độc (CTL) đứng độc lập như một tầng thứ năm. Kiến trúc mô hình cytokine ba tế bào của các tế bào trong hệ miễn dịch đặt hệ miễn dịch vào một siêu gia đình bao gồm các mạng xã hội và mạng Internet toàn cầu. Tế bào cơ thể ít được phân tầng rõ ràng hơn, mặc dù các tế bào tham gia vào quá trình lành thương và sự hình thành mạch máu được kết nối nhiều nhất với các tế bào miễn dịch. Kết luận Cấu trúc mạng lưới cytokine tạo ra một nền tảng giao tiếp tế bào bẩm sinh, tổ chức kết quả sinh học của việc nhận diện kháng nguyên và viêm. Thông tin cung cấp cái nhìn mới về tổ chức các hệ thống miễn dịch-cơ thể. Đánh giá viên Bài viết này đã được đánh giá bởi Neil Greenspan, Matthias von Herrath, và Anne Cooke.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Parkin J, Cohen B: An overview of the immune system. Lancet 2001, 357: 1777-1789. 10.1016/S0140-6736(00)04904-7

Delves PJ, Roitt IM: The immune system. First of two parts. N Engl J Med 2000, 343: 37-49. 10.1056/NEJM200007063430107

Delves PJ, Roitt IM: The immune system. Second of two parts. N Engl J Med 2000, 343: 108-117. 10.1056/NEJM200007133430207

Thomson AW, Lotze MT: The Cytokine Handbook. 4th ed edition. Amsterdam, Academic Press; 2003.

Ibelgaufts H: COPE: Cytokines Online Pathfinder Encyclopaedia.1997. [http://www.copewithcytokines.de/]

SITE VISIT: Sorting Out Cytokines Science 2000, 288: 1131b. 10.1126/science.288.5469.1131b

Oppenheim JJ, Feldmann M, Durum SK, Hirano T, Vilcek J, Nicola NA: The Online Cytokine Reference Database.2000. [http://apresslp.gvpi.net/apcyto/lpext.dll?f=templates&fn=main-h.htm&2.0]

Song S, Sjostrom PJ, Reigl M, Nelson S, Chklovskii DB: Highly nonrandom features of synaptic connectivity in local cortical circuits. PLoS Biol 2005, 3: e68. 10.1371/journal.pbio.0030068

Tieri P, Valensin S, Latora V, Castellani GC, Marchiori M, Remondini D, Franceschi C: Quantifying the relevance of different mediators in the human immune cell network. Bioinformatics 2005, 21: 1639-1643. 10.1093/bioinformatics/bti239

Kashtan N, Itzkovitz S, Milo R, Alon U: Topological generalizations of network motifs. Phys Rev E Stat Nonlin Soft Matter Phys 2004, 70: 31909.

Tsatmali M, Ancans J, Thody AJ: Melanocyte function and its control by melanocortin peptides. J Histochem Cytochem 2002, 50: 125-133.

Clark RA: Fibrin and wound healing. Ann N Y Acad Sci 2001, 936: 355-367.

Cohen IR: Tending Adam's Garden: Evolving The Cognitive Immune Self. San Diego, CA, Academic Press; 2000.

Milo R, Itzkovitz S, Kashtan N, Levitt R, Shen-Orr S, Ayzenshtat I, Sheffer M, Alon U: Superfamilies of evolved and designed networks. Science 2004, 303: 1538-1542. 10.1126/science.1089167

Silverstein AM: The Clonal Selection Theory: what it really is and why modern challenges are misplaced. Nat Immunol 2002, 3: 793-796. 10.1038/ni0902-793

Cohen IR: Discrimination and dialogue in the immune system. Semin Immunol 2000, 12: 215-9; discussion 257-344. 10.1006/smim.2000.0234

Cohen IR: The cognitive paradigm and the immunological homunculus. Immunol Today 1992, 13: 490-494. 10.1016/0167-5699(92)90024-2

Milo R, Shen-Orr S, Itzkovitz S, Kashtan N, Chklovskii D, Alon U: Network motifs: simple building blocks of complex networks. Science 2002, 298: 824-827. 10.1126/science.298.5594.824

Goltzman D: Discoveries, drugs and skeletal disorders. Nat Rev Drug Discov 2002, 1: 784-796. 10.1038/nrd916

Carmeliet P: Mechanisms of angiogenesis and arteriogenesis. Nat Med 2000, 6: 389-395. 10.1038/74651

Sporns O, Kotter R: Motifs in brain networks. PLoS Biol 2004, 2: e369. 10.1371/journal.pbio.0020369

Cohen IR: The cognitive principle challenges clonal selection. Immunol Today 1992, 13: 441-444. 10.1016/0167-5699(92)90071-E

Borrello MA, Phipps RP: The B/macrophage cell: an elusive link between CD5+ B lymphocytes and macrophages. Immunol Today 1996, 17: 471-475. 10.1016/0167-5699(96)20031-B

Luster AD: Chemokines--chemotactic cytokines that mediate inflammation. N Engl J Med 1998, 338: 436-445. 10.1056/NEJM199802123380706

Wasserman S, Faust K: Social Network Analysis: Methods And Applications. Cambridge, Cambridge University Press; 1994.

Uri Alon lab homepage[http://www.weizmann.ac.il/mcb/UriAlon/]

Li W, Cai X: Statistical analysis of airport network of China. Phys Rev E Stat Nonlin Soft Matter Phys 2004, 69: 046106.

Jeong H, Tombor B, Albert R, Oltvai ZN, Barabasi AL: The large-scale organization of metabolic networks. Nature 2000, 407: 651-654. 10.1038/35036627

Newman MEJ: The Structure and Function of Complex Networks. SIAM Review 2003, 45: 167-256. 10.1137/S003614450342480

Thông tin
Thông tin xuất bản

Springer Science and Business Media LLC

Thông tin tác giả