Defensinele sunt o familie de peptide cationice de mici dimensiuni (2-5 kDa), implicate în apărarea organismului, având o structură beta-foaie-pliată stabilizată de trei legături disulfidice intramoleculare. Prima defensină de la mamifere, denumită proteina cationică microbicidă, a fost izolată în anul 1980 din macrofagele din plămânii de iepure. Însă, abia în anul 1985 au fost descoperite peptide omoloage în neutrofilele umane, an în care a fost propusă și denumirea de „defensine” pentru a descrie peptidele cationice stabilizate prin legături disulfidice de la mamifere, care prezintă o activitate antimicrobiană extinsă asupra bacteriilor, virusurilor și fungilor.
Pe baza topologiei legăturii disulfidice, defensinele mamiferelor sunt clasificate în trei subfamilii: alfa-defensine (α-defensine), beta-defensine (β-defensine) și theta-defensine (θ-defensine). La oameni există doar alfa- și beta-defensine. Theta-defensinele, cu structura lor circulată unică, stabilizată prin trei legături disulfidice paralele dispuse în formă de scară, se întâlnesc doar în leucocitele macacului rhesus.
Până în prezent, au fost identificate șase alfa-defensine umane, care au fost împărțite în două clase majore, în funcție de tiparele lor de expresie și de structura genetică: defensine mieloide (defensinele 1, 2, 3 și 4 din neutrofilele umane), abreviate cu HNP, și defensinele enterice umane (defensinele 5 și 6), abreviate cu HD.
Defensinele mieloide (HNP) se găsesc în granulele azurofile din neutrofilele umane și reprezintă 5-7% din totalul proteinelor neutrofilelor (HNP4 este mult mai puțin reprezentată decât HNP1-3). În mod normal, granulele cu HNP prezintă un proces de secreție restricționat și sunt direcționate pentru a fuziona cu fagolizozomii, unde concentrațiile ridicate de HNP ucid direct microbii fagocitați. În timpul secreției holocrine și al infiltrării neutrofilelor, HNP sunt eliberate în mediul extracelular prin degranularea neutrofilelor activate.
HD5 și HD6 sunt secretate de celulele Paneth din intestinul subțire. Concentrația de HD5 la nivelul suprafeței luminale a intestinului subțire a fost estimată la 50-250 μg/ml, dar este semnificativ mai mică la nivelul mucoasei colonului. HD5 cu concentrația de 1-50 μg/ml se întâlnesc și în fluidul vaginal al femeilor sănătoase, iar secreția acestor defensine este indusă în tractul reproducător al femeilor și bărbaților ca răspuns la bolile cu transmitere sexuală.
Chiar dacă în genomul uman există peste 30 de gene ale beta-defensinelor, doar puține dintre acestea au fost caracterizate la nivel genomic și funcțional. Spre deosebire de expresia alfa-defensinelor, care este reglată la nivelul secreției, expresia beta-defensinelor este reglată la nivel de transcripție și este restricționată la nivelul keratinocitelor din piele și al celulelor epiteliale. De exemplu, β-defensina 1 umană (HBD1) este exprimată constitutiv, dar β-defensinele 2 și 3 sunt induse de microbi și de citokinele pro-inflamatorii din diferite țesuturi epiteliale și mucoase.
De la descoperirea lor în anii 1980, defensinele au fost intens studiate pentru activitățile lor anti-microbiene și funcțiile lor imunomodulatoare, atât în condiții fiziologice, cât și patologice.
Defensinele și rolul lor în organism
Defensinele joacă roluri cruciale în sănătatea omului și contribuie la sistemul nostru imunitar înnăscut și la bunăstarea noastră în general.
Apărarea antimicrobiană:
- activitatea antimicrobiană directă: defensinele prezintă proprietăți antimicrobiene; ele pot ucide direct bacteriile, ciupercile și chiar unele virusuri;
- dezmembrarea membranei celulare: defensinele dezintegrează membrana celulară a microbilor, ceea ce duce la moartea celulelor acestora;
- protejarea suprafețelor mucoase: țesuturile mucoase (cum sunt tractul respirator, intestinele etc.) sunt bogate în defensine, unde aceste peptide reprezintă prima linie de apărare împotriva agenților patogeni.
Modularea sistemului imunitar:
- recrutarea celulelor imunitare: defensinele atrag celulele imunitare (cum sunt neutrofilele și macrofagele) la locul infecției sau al inflamației;
- stimularea fagocitozei: aceste peptide îmbunătățesc fagocitoza, ajutând astfel la îndepărtarea agenților patogeni;
- reglarea citokinelor: unele defensine modulează producția de citokine, influențând răspunsul imunitar.
Vindecarea rănilor
- defensinele participă la vindecarea rănilor prin promovarea regenerării tisulare și reducerea riscului de infecție;
- ele contribuie la procesul de refacere a stratului de celule epiteliale;
Controlul inflamațiilor
- aceste peptide ajută la menținerea unui echilibru între răspunsurile pro-inflamatotrii și cele anti-inflamatorii;
- perturbarea expresiei defensinelor poate duce la boli inflamatorii.
Sănătatea intestinului
- în intestin, celulele Paneth eliberează alfa-defensine (cum este HD5 la oameni), care protejează împotriva agenților patogeni și mențin homeostazia intestinală.
Apărarea pielii
- la nivelul pielii există defensine care apără acest organ împotriva agenților infecțioși; ele contribuie la pH-ul acid al pielii și inhibă dezvoltarea microbilor.
Așadar, defensinele sunt molecule versatile care apără organismul împotriva agenților patogeni, reglează răspunsul imun și promovează repararea țesuturilor. Rolurile lor multiple subliniază importanța defensinelor pentru menținerea sănătății omului.