Исследователи обнаружили ключевую роль тучных клеток в формировании фиброзных изменений органов после COVID-19 и других заболеваний.
Международная группа исследователей установила, что некорректный иммунный ответ на вирусные атаки способен провоцировать развитие фиброза с последующим нарушением функций органов и даже летальным исходом. Подобные процессы наблюдались у части пациентов с пневмонией, вызванной коронавирусной инфекцией.
Фиброз представляет собой защитную реакцию организма, направленную на изоляцию очага воспаления от окружающих тканей и системного кровотока. Однако фиброзное замещение тканей ведёт к постепенной утрате органом специфических функций, а при значительном распространении — к полной неспособности органа выполнять свою работу. В здоровом организме функцию иммунных «стражей» на границе с внешней средой выполняют тучные клетки. Наибольшая концентрация этих представителей врожденного и адаптивного иммунитета отмечается в коже, лёгких и органах желудочно-кишечного тракта. Тучные клетки контролируют состояние других клеток и межклеточного вещества в тканях, участвуя в ограничении распространения инфекции, включая вирусные поражения.
«В норме тучные клетки дозированно и в небольших количествах выделяют более чем 70 различных веществ с высокой биологической активностью, что обеспечивает сбалансированную регуляцию работы их окружения. Каждое активное вещество выделяется в нужное время, в нужное место и в нужном количестве», — пояснил директор научно-образовательного ресурсного центра РУДН Дмитрий Атякшин. При аллергических реакциях эти клетки способны выделять практически все свои запасы за несколько минут. По словам исследователя, тучные клетки могут реагировать на инфекцию некорректно, значительно усиливая воспалительный процесс. При COVID-19 их избирательная аккумуляция в легких синхронизировала деятельность других клеток, способствуя развитию локального цитокинового шторма, который мог распространяться на соседние участки органа.
Учёные применили инновационные технологии обнаружения мишеней тканевого микроокружения, позволившие визуализировать многокомпонентное взаимодействие тучных клеток с соседними клетками и внеклеточным матриксом. Также были разработаны алгоритмы биоинформатического анализа с использованием искусственного интеллекта, что позволило выявить ранее неизвестные пространственные признаки и механизмы развития фиброза. Исследователи обнаружили, что в легких, поражённых COVID-19, тучные клетки инициировали формирование тканевых ниш особой архитектуры, где строгая последовательность взаимного расположения клеток создавала условия для быстрого образования волокон и межклеточного вещества. Кроме того, тучные клетки непосредственно участвовали в сборке коллагеновых волокон, значительно усиливая проявления фиброза.
«Наше фундаментальное открытие тесно связано с клинической медициной, например, если заблокировать активацию тучных клеток во время лечения воспаления легких, то можно снизить риск развития фиброза после различных инфекционных заболеваний, включая COVID-19, и тем самым продлить жизнь человека и повысить её качество», — отметил Атякшин. Решение этой задачи возможно через создание специализированных блокаторов активации тучных клеток или применение препаратов, способных неспецифично тормозить дегрануляцию иммунных «стражей». Учёный также сообщил, что аналогичные клеточные и молекулярные механизмы фиброза, управляемые тучными клетками в легких, были обнаружены при хроническом воспалении других органов. Результаты исследований улучшают перспективы использования тучных клеток в качестве фармакологической мишени.
В работе принимали участие специалисты РУДН, Национального исследовательского центра эпидемиологии и микробиологии имени Гамалеи, Университета имени Сеченова, Инфекционной клинической больницы №1 Москвы, Национального медицинского исследовательского центра Минздрава России в Обнинске, а также научные учреждения Германии — Институт аллергологии Берлинского университета, Институт трансляционной медицины и фармакологии Фраунгофера в Берлине и Институт гематопатологии в Гамбурге.
