Иммунные клетки должны поддерживать состояние постоянной готовности в течение всей жизни. Однако мало что известно о регуляторных процессах, которые контролируют этот плавный и хрупкий баланс, называемый гомеостазом.
Даже когда непосредственной угрозы нет, наши иммунные клетки должны сохранять бдительность. В то же время они не должны причинять вред излишней активностью, как это происходит при аутоиммунных заболеваниях. Когда патогенные микроорганизмы вторгаются в организм, иммунная система должна немедленно отреагировать, чтобы предотвратить или сдержать инфекцию. Но как наши защитные клетки поддерживают готовность, когда нападающего нет в поле зрения? Ученые из Венского университета нашли удивительное объяснение: они постоянно стимулируются здоровыми тканями, что позволяет им оставаться активными и готовыми реагировать на патогены. На основе этого открытия в будущем можно будет разработать препараты, избирательно усиливающие внимание нашей иммунной системы. Исследование опубликовано в журнале Nature Immunology.
Коммуникация имеет решающее значение для иммунной защиты. Когда вирус поражает клетку, она выделяет сигнальные молекулы. Это предупреждает иммунные клетки и наша иммунная система быстро активизируется. Иммунные клетки обрабатывают такие сигналы с помощью сигнального механизма JAK-STAT, названного в честь двуликого Януса. Этот механизм связывает обнаружение сигнала на поверхности клетки с основными регуляторными механизмами иммунных клеток, активируя набор генов и переводя иммунные клетки в режим атаки.
"Тот же сигнальный путь JAK-STAT, который активирует иммунные клетки во время инфекции, также поддерживает их в состоянии готовности, когда патогенов нет в поле зрения", - объясняет руководитель исследования Кристоф Бок. Таким образом, при встрече с патогеном иммунным клеткам нужно лишь увеличить интенсивность сигнала, что гораздо быстрее, чем включение совершенно нового сигнального механизма".
Чтобы прийти к такому выводу, авторы исследовали 12 мутантных моделей мышей, каждая из которых имела генетически измененный компонент сигнального пути JAK-STAT. Было обнаружено, что у мутантных мышей отсутствовали некоторые из характерных признаков активности генов и эпигенетической регуляции состояния ожидания. Нечто подобное происходило, когда защитные клетки извлекали из их тканевой среды и держали в культуре клеток: они утрачивали характерное состояние ожидания и даже часть своей идентичности как иммунных клеток.
В ходе работы исследователи проанализировали экспрессию генов и эпигенетику иммунных клеток и образцов тканей и показали, что JAK-STAT-сигнализация выполняет иные функции, когда иммунные клетки находятся в режиме ожидания, чем во время активного ответа на патогены. "Сигнализация JAK-STAT является центральным механизмом нашего организма для передачи иммунных сигналов", - отмечает Бок. "В целом, наши масштабные данные и интегративный анализ JAK-STAT-мутантов и мышей дикого типа выявили важнейшую роль JAK-STAT-сигнализации в нестимулированных иммунных клетках, где она способствует поддержанию эпигенетического и транскрипционного состояния и помогает подготовить эти клетки к быстрому ответу на иммунные стимулы," - добавляет он.
Гены сигнального механизма JAK-STAT иногда патологически изменяются у людей с иммунными заболеваниями и раком. Поэтому данное исследование также предлагает возможные подходы для будущих методов лечения.
