Назад
Исследование, проведенное учеными Университета штата Вашингтон, подтверждает новую теорию о том, что врожденная иммунная система, с которой люди рождаются, может по-разному реагировать на конкретные патогены.
Это качество, известное как иммунологическая специфичность, ранее приписывалось только адаптивной иммунной системе, которая развивается со временем в результате воздействия заболеваний. В работе, опубликованной в журнале Cell Reports, выдвинуто предположение, что эта врожденная иммунная специфичность определяется нервной системой, и определен нейронный белок как критическое звено в этом процессе.
Основанные на животной модели, эти результаты обещают стать перспективными для лечения таких заболеваний, как сепсис, артрит и воспалительные заболевания кишечника, при которых врожденная иммунная система атакует организм и вызывает неконтролируемое воспаление. Они также могут стать основой для доработки экспериментального лечения, которое использует нервную систему для борьбы с инфекцией.
"Клинические исследования показали, что стимуляция нарушенных нейронных цепей - электрическая или фармакологическая - может вылечить или облегчить многие заболевания врожденного иммунитета", - говорит Джингру Сан, соавтор исследования.
"Знание того, как врожденная иммунная система генерирует специфический ответ на определенный патоген, позволяет нам манипулировать нейронными цепями, чтобы регулировать интенсивность иммунного ответа по мере необходимости".
Это, по сути, поможет восстановить баланс иммунной системы, либо сдерживая чрезмерный ответ, который может вызвать длительное воспаление, повреждение тканей и даже смерть, либо усиливая недостаточный ответ, чтобы не допустить обострения инфекции. По словам Сун, последнее особенно важно, учитывая, что "пост-антибиотическая эра" быстро приближается - время, когда существующие антибиотики будут бесполезны в борьбе с лекарственно-устойчивыми супербактериями.
Исследование проводилось на крошечном черве, известном как Caenorhabditis elegans (C. elegans), который питается бактериями в почве. C. elegans является широко используемым модельным животным для изучения нейронной регуляции врожденного иммунитета благодаря своей простой нервной системе, состоящей всего из 302 хорошо идентифицированных нейронов - по сравнению с 86 миллиардами нейронов в человеческом мозге - и прозрачному телу, которое позволяет ученым видеть, как экспрессируются различные гены. Более того, в отличие от человека, у C. elegans отсутствует адаптивная иммунная система, что позволяет изучать специфику его врожденной иммунной системы без вмешательства адаптивных иммунных реакций.
Первоначальные исследования ученых показали, что отсутствие белка рецептора нейронов, известного как NMUR-1, оказывает различное влияние на выживание C. elegans при воздействии различных бактериальных патогенов, что указывает на то, что NMUR-1 может опосредовать специфичность врожденного иммунного ответа на инфекцию. Дальнейшие испытания с двумя бактериями, которые показали противоположные эффекты на выживание - т.е. более длинную и более короткую продолжительность жизни - подтвердили, что NMUR-1 управляет специфичностью врожденного иммунитета, а также показали, как белок управляет различными реакциями на различные патогены.
"Мы обнаружили, что NMUR-1 контролирует транскрипционные факторы, которые, в свою очередь, контролируют транскрипцию различных генов врожденного иммунитета в ответ на различные патогены", - рассказал Сан. Следующие шаги в этом исследовании - определить, частью каких нейронных цепей является NMUR-1, а затем обработать эти нейронные цепи и посмотреть, как это изменит иммунный ответ на различные патогены. В случае успеха это приблизит их работу к потенциальному применению в лечении людей.
Phillip Wibisono et al. Нейрональный GPCR NMUR-1 регулирует различные иммунные ответы на разные патогены (аннотация).
Ключевой вопрос современной иммунологии заключается в том, как врожденная иммунная система создает высокий уровень специфичности. Используя модельную систему Caenorhabditis elegans, мы продемонстрировали, что функциональная потеря NMUR-1, нейронного рецептора с G-белковой связью, гомологичного рецепторам млекопитающих для нейропептида нейромедина U, оказывает различное влияние на врожденный иммунитет C. elegans против различных бактериальных патогенов. Транскриптомный анализ и функциональные анализы показали, что NMUR-1 модулирует транскрипционную активность C. elegans путем регулирования экспрессии транскрипционных факторов, участвующих в связывании с регуляторными регионами РНК-полимеразы II, что, в свою очередь, контролирует экспрессию различных иммунных генов в ответ на различные патогены.
Эти результаты раскрывают молекулярную основу специфичности врожденного иммунитета C. elegans. Учитывая эволюционное сохранение NMUR-1 сигнализации в иммунной регуляции у многоклеточных организмов, наше исследование может дать механистическое понимание специфичности врожденного иммунитета у других животных, включая млекопитающих.
