Растягивание кожи мышей делает ее более проницаемой для микробных метаболитов, активизируя иммунную защиту и потенциально предлагая новый подход к доставке вакцин.
Являясь самым внешним слоем тела, кожа постоянно подвергается воздействию раздражителей, начиная от мягкого нанесения солнцезащитного крема и заканчивая опасными колотыми ранами. Длительный механический стресс, вызванный травмой или воспалением, запускает иммунную защиту кожи. В случае растяжения кожи молекулы клеточной адгезии в эпидермисе реагируют на этот раздражитель, что приводит к пролиферации клеток, секреции факторов роста и выработке модуляторов воспаления. Например, постоянное растяжение кожи во время беременности стимулирует формирование новой кожи. Однако физиологические последствия резкого растяжения тканей, возникающего при растирании кожи или массаже, относительно не изучены.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Cell Reports, исследователи из Королевского колледжа Лондона сообщили, что однократное растяжение кожи человека и мыши делает ее более проницаемой для внешних макромолекул, таких как метаболиты кожной микробиоты, тем самым стимулируя приток иммунных клеток. Затем авторы исследования использовали эти изменения для введения вакцины против гриппа мышам через кожу, отказавшись от использования игл. Полученные результаты подчеркивают важность механических стимулов для иммунных реакций и потенциально могут быть использованы для улучшения доставки лекарств. “Вам следует быть очень осторожными с тем, что вы наносите на свою кожу”, - говорит соавтор исследования иммунолог Элоди Сегура. “Мы показали, что мы можем использовать этот метод для доставки вакцины, но он также может способствовать проникновению токсичных соединений или стимулировать воспаление или аллергию”.
Чтобы вызвать растяжение кожи, Сегура и ее коллеги разработали специальную установку, в которой они использовали крошечную присоску для растяжения кожи мышей в течение 20 минут. Они могли вызывать натяжение кожи в пределах диапазона тех усилий, которые обычно требуются при нанесении увлажняющего крема на кожу и массажа. Исследователи проанализировали клетки образца растянутой кожи с помощью мультифотонного микроскопа и транскриптомики. Они наблюдали изменения в ориентации коллагеновых волокон и усиление регуляции путей, участвующих в воспалении и передаче механических сигналов. “Это было довольно неожиданно — мы не ожидали, что при растяжении кожи образуется столько воспалительных молекул”, - рассказала Сегура.
Затем она и ее коллеги изучили, как острое растяжение кожи влияет на иммунные клетки. Они культивировали кожные эксплантаты in vitro через шесть часов после острого растяжения и обнаружили, что клетки выделяют молекулы, которые привлекают иммунные клетки. При ближайшем рассмотрении было обнаружено увеличение количества нейтрофилов, моноцитов, макрофагов и дендритных клеток - всех ключевых элементов иммунной системы. Фактически, растяжение также приводило к миграции дендритных клеток в ближайшие лимфатические узлы у мышей — классический признак раннего иммунного ответа.
Поскольку изменение ориентации коллагена может влиять на проницаемость кожи, исследователи использовали флуоресцентный краситель для оценки этого свойства на образцах кожи мышей и человека, и они заметили, что растяжение увеличивает проницаемость тканей, открывая волосяные фолликулы. Учитывая это, ученые предположили, что растянутая кожа может пропускать соединения, происходящие из кожной микробиоты, которые затем могут вызвать иммунный ответ. Используя безмикробных и лишенных волосяного покрова мышей, они пришли к выводу, что дендритные клетки улавливают метаболиты, вырабатываемые микробиотой, которые проникают в открытые волосяные фолликулы в растянутой коже.
“Обычно кожа человека гораздо менее проницаема, чем кожа мыши, потому что у нее более толстый внешний слой, но в данном случае она отреагировала таким же образом, потому что молекулы движутся через волосяные фолликулы, а не через внешний слой кожи”, - пояснил соавтор исследования фармаколог Стюарт Джонс. “Мы считаем, что это дает действительно прочную основу для того, чтобы наши результаты были применены к людям”.
Затем исследователи задались вопросом, могут ли они использовать проницаемость кожи, вызванную растяжением, и иммунный ответ для неинвазивной доставки вакцины. Чтобы проверить это, они нанесли флуоресцентный раствор вакцины против гриппа для местного применения на кожу мышей, растягивая кожу, и наблюдали за поглощением и переносом антигенов дендритными клетками. Этот метод вызвал более сильную реакцию антител, чем при внутримышечном введении вакцины. “Простое растягивание кожи оказалось более эффективным, чем введение той же вакцины с помощью иглы, что показывает практическую значимость такой активации иммунитета”, - отметил Джонс.
“Этот новый путь проникновения может быть использован множеством различных способов — мы продемонстрировали его потенциал для доставки вакцин, но мы также начинаем задумываться о проведении клеточной терапии и о том, можно ли его использовать для диагностики”.
