Мыши, выздоровевшие от инфекции, могут передать более сильный иммунитет своим будущим детенышам, согласно новому исследованию, которое расширяет известные эффекты эпигенетики у млекопитающих.
"Мы хотели проверить, можем ли мы наблюдать наследование некоторых признаков в последующих поколениях, скажем так, независимо от естественного отбора", - говорит Хорхе Домингес-Андрес, иммунолог из Университета Радбоуда в Неймегене (Нидерланды) и соавтор исследования. "И вот что мы наблюдали: потомство мышей, перенесших инфекцию, было более устойчивым к инфекциям".
Трансгенерационная передача признаков, связанных с иммунной системой, наблюдалась ранее у растений, птиц и беспозвоночных, включая мух, жуков и червей. Чтобы проверить, действует ли подобный механизм у млекопитающих, Домингес-Андрес и его коллеги подвергали взрослых мышей воздействию инфекционных грибков или зимозана - частиц из дрожжей, используемых для стимулирования иммунной системы. Когда один из родителей подвергался реальной или имитированной инфекции, потомство демонстрировало более сильный иммунный ответ на потенциальные патогены, включая E. coli, чем контрольные особи, чьи родители не подвергались такому воздействию. У них было меньше бактерий в легких и печени, а также выше концентрация иммунных клеток и провоспалительных цитокинов. Эффект сохранялся и в дальнейшем: потомство этих мышей второго поколения также демонстрировало меньшее бактериальное бремя после инфицирования.
"Мне очень интересно посмотреть, как научное сообщество воспримет эту работу. Я уверен, что последует критика", - говорит Домингес-Андрес. Новая статья была принята к публикации только после того, как авторы воспроизвели эксперименты, первоначально проведенные в Афинском университете, в отдельной лаборатории Университетской больницы в Лозанне, Швейцария.
Исследование, опубликованное вчера в журнале Nature Immunology, может вызвать недоумение, поскольку оно ссылается на Жана-Батиста Ламарка, французского натуралиста, который утверждал, что организмы передают потомству характеристики, приобретенные в течение жизни. Так, например, жираф, который постоянно напрягал мышцы шеи, чтобы дотянуться до высоких листьев, передаст потомству более длинную шею. Ламаркизм часто рассматривается как конкурент дарвиновской теории естественного отбора. Авторы пишут в статье: "Наши данные свидетельствуют о существовании ламаркистских механизмов, модулирующих иммунологические признаки на протяжении поколений, которые могут быть причиной эволюционных преимуществ".
"Это должно стать предметом гораздо большего количества исследований в разных местах с разными штаммами мышей, выращенных в разных условиях", - говорит Домингес-Андрес. "Вероятно, результаты могут отличаться в разных условиях. Но мы уверены и убеждены, что это можно будет воспроизвести с другими видами мышей и другими видами патогенов".
"Я думаю, что это выглядит убедительно", - говорит Одед Рехави, нейробиолог из Тель-Авивского университета, который изучает трансгенерационное наследование и не принимал участия в исследовании. "Видно, что они использовали несколько различных методов и проверили его с разных сторон".
Дипшика Раманан, микробиолог, изучающая негенетическую передачу иммунологических признаков в Гарвардской медицинской школе и также не принимавшая участия в исследовании, согласна с этим: "Это не надуманная идея, потому что это происходит у насекомых, птиц и так далее". Слабым местом исследования, по ее словам, является то, что результаты не показывают, каким образом усиленный иммунитет передается от родителей к потомству.
Тестирование потомства мышей показало, что более сильный ответ на инфекцию был связан с изменением экспрессии генов в миелоидных клетках костного мозга, которые, как известно, важны для явления, известного как тренированный иммунитет, при котором врожденная иммунная система развивает "память" о патогенах для усиления будущих реакций. Это не объясняет, как мыши передали натренированный иммунитет потомству, которое никогда непосредственно не сталкивалось с инфекцией. Исследование показало, что грибковая инфекция вызвала изменения в метилировании ДНК сперматозоидов - эпигенетическом процессе, который может изменить экспрессию генов в потомстве.
Но Раманан указывает на то, что самки мышей, оправившиеся от инфекции в ходе исследования, также произвели на свет потомство с укрепленной иммунной системой. "Они говорят, что это происходит через сперму, но мне кажется, что нужно еще поработать над тем, как это передается от матерей", - говорит она.
Домингес-Андрес говорит, что его группа сейчас работает над тем, чтобы лучше понять эпигенетический механизм. Они также планируют новые эксперименты, чтобы проверить, имеет ли значение возраст мышей в момент инфицирования, и влияют ли инфекции родителей на старение и воспаление у потомства. "И, конечно, в какой степени это происходит у людей".
Natalie Katzmarski et al. Передача тренированного иммунитета и гетерологичной резистентности к инфекциям от поколения к поколению (аннотация).
Интергенерационное наследование иммунных признаков, связанных с эпигенетическими модификациями, было продемонстрировано у растений и беспозвоночных. В данном исследовании мы приводим доказательства передачи тренированного иммунитета из поколения в поколение в потомстве мышей, перенесших сублетальную системную инфекцию Candida albicans или воздействия зимозана. Потомство тренированных мышей демонстрировало клеточные, развивающие, транскрипционные и эпигенетические изменения, связанные с популяцией миелоидных эффекторных и прогениторных клеток костного мозга.
Более того, потомство обученных мышей показало повышенную реакцию на воздействие эндотоксина, а также улучшенную защиту от системных гетерологичных инфекций Escherichia coli и Listeria monocytogenes. ДНК спермы родительских самцов мышей, инфицированных внутривенно C. albicans, показала различия в метилировании ДНК, связанные с локусами иммунных генов. Эти результаты свидетельствуют о наследовании тренированного иммунитета у млекопитающих, что усиливает защиту от инфекций.
