Биологи изучили один из механизмов, при помощи которого клетки иммунной системы организма борются с возбудителями пневмонии — бактериями легионеллами. Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда и опубликована в журнале Cell Reports.
Воспаление легких (пневмония) может
возникать по разным причинам и связано с большим количеством
заболеваний. Среди них, например, легионеллез - повсеместно
распространенное инфекционное заболевание, которое вызывают бактерии
Legionella pneumophila. Эти микроорганизмы обитают в воде, в том числе в
жидкостях кондиционеров, в бойлерах и душевых установках, и могут быть
паразитами некоторых амеб. После того как человек вдыхает зараженный
пар, бактерии проникают внутрь легочных макрофагов - клеток, которые
поглощают и переваривают патогенные организмы. Однако легионеллы селятся
в мембранных пузырьках (вакуолях), которые не сливаются с
пищеварительными лизосомами, а потому макрофаги их не обезвреживают.
Кроме того, легионеллы могут запускать гибель клетки, в результате чего
развивается поражение легких с осложнением на все органы, что может
привести к смерти.
"В этой работе мы сделали упор на изучение
механизмов, с помощью которых макрофаги реагируют на бактерии,
находящиеся как во внутренней среде клетки, цитоплазме, так и в
вакуолях. Это можно было осуществить на модели такого социально
значимого заболевания, как пневмония", - рассказывает один из авторов
исследования, научный сотрудник Петрозаводского государственного
университета Александр Полторак.
В ответ на проникновение в
цитоплазму бактерий и особенно фрагментов их клеточной стенки -
липополисахаридов - в клетке активируется фермент каспаза 11. Она
запускает каскад реакций, в результате которых макрофаг разрывается и
гибнет. Таким образом, клетка жертвует собой, чтобы не допустить
размножения бактерий. В случае патогенов, которые обитают внутри
вакуолей, каспаза 11 не запускается, однако это компенсирует иной
механизм. В его основе лежит процесс, в ходе которого макрофаг
активируют специальные белки интерфероны. Зараженная вирусами клетка
выделяет их в качестве предупреждающего сигнала. В ответ ее соседи
заранее активируют свои защитные механизмы.
В случае
бактериального вторжения это тоже помогает. Так, в макрофагах начинают
активно работать специфические гуанилат-связывающие белки (GBPs),
которые могут находить легионеллы в вакуолях и уничтожать, "натравливая"
на них каспазу 11. Ранее ученые считали, что все происходит именно так.
Применяя
разнообразные подходы к исследованию белков и ДНК и РНК, а также
микроскопические методы, ученые установили, что синтез и активность GBPs
(равно как и каспазы 11) регулирует сам макрофаг. Этот процесс
происходит независимо от выделяемых при инфекции интерферонов. Более
того, клетка вырабатывает последние на высоком уровне и при отсутствии
опасности. В результате GBPs постоянно присутствуют в цитоплазме и
всегда готовы к встрече с патогенной бактерией. Также ученые установили,
что GBPs помогают макрофагу обнаружить и обезвредить легионеллы,
создавая утечки их наследственного материала из вакуоли, где они
недоступны для защитных систем. После такого выхода запускаются
специальные сенсорные пути, а макрофаг может начать полноценную борьбу.
Работу
выполнили сотрудники Петрозаводского государственного университета,
Университета Тафтса (США), Исследовательского центра по питанию человека
и проблемам старения (США), Медицинского центра Университета Дюка
(США), Осакского университета (Япония) и Медицинского института Говарда
Хьюза (США).
Раскрыт способ, которым иммунитет защищается от возбудителей пневмонииИндикатор (indicator.ru), 18.09.2018
Биологи раскрыли один из путей защиты клеток от бактерий, вызывающих пневмониюMargust (gazeta-margust.ru), 18.09.2018
Биологи раскрыли один из путей защиты клеток от бактерий, вызывающих пневмониюГазета.Ru, 18.09.2018
Изучен метод борьбы макрофагов с бактериями легионелламиNewstes.ru, 19.09.2018
Изучен метод борьбы макрофагов с бактериями легионелламиПолит.ру, 19.09.2018
Изучен метод борьбы макрофагов с бактериями легионелламиRussia.ink (russia.ink), 19.09.2018
Ученые раскрыли один из путей защиты клеток от бактерий, вызывающих пневмониюПетрозаводский государственный университет (petrsu.ru), 19.09.2018
Биологи раскрыли один из путей защиты клеток от бактерий, вызывающих пневмониюРоссийский научный фонд (rscf.ru), 19.09.2018
Биологи раскрыли один из путей защиты клеток от бактерий, вызывающих пневмониюРоссийский научный фонд (рнф.рф), 19.09.2018