Новости

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.

Появляется все больше доказательств того, что взаимодействие между микробами и их хозяевами играет роль не только в определении здоровья и болезней, но и в эмоциях, мышлении и поведении.     Застроенная среда в значительной степени влияет на воздействие микробиома, поскольку в нее встроены высокоспецифичные микробиомы, созданные совместно с мириадами метаорганизмов, включая людей, домашних животных, растения, грызунов и насекомых. В, казалось бы, статичных строениях обитают сложные экологии микроорганизмов, которые только начинают картироваться. На микробную экологию построенной среды напрямую и взаимозависимо влияют социальные, пространственные и технологические нормы. Развитие технологий сделало эти организмы видимыми и заставило научное сообщество и архитекторов переосмыслить взаимодействие генов и окружающей среды и микробов соответственно.     Таким образом, при проектировании жилой среды необходимо учитывать микробиом, а при проведении исследований, связанных с взаимодействием хозяина и микробиома, необходимо учитывать жилую среду. Смена парадигмы становится все более важной по мере накопления данных о том, что современная среда неуклонно сокращает микробное разнообразие необходимое для здоровья, благополучия и жизнестойкости человека, ускоряя при этом развитие симптомов хронических заболеваний человека, включая экологическую аллергию и другие заболевания.     Необходимы новые модели проектирования, которые позволят сбалансировать максимальное воздействие микробного разнообразия и одновременно минимизировать воздействие заболеваний человека. Для разработки экспериментальных протоколов проектирования, направленных на решение проблем здоровья в построенной среде, необходимы постоянные междисциплинарные исследования во времени (эволюционные, исторические и поколенческие) и пространстве (культурные и географические).    Группа ученых Кильского университета опубликовала в Proceedings of the National Academy of Sciences статью, предлагающую новое измерение для изучения микробиома человека и смену парадигмы в городском и строительном планировании. В работе рассматривается влияние так называемой застроенной среды на состав и разнообразие микробиома. Авторы выдвинули гипотезу о том, что современные здания оказывают значительное влияние на колонизацию микроорганизмов человека в зависимости от их характера и степени защиты от окружающей среды, и что этот аспект должен учитываться в архитектуре будущего с точки зрения создания здоровых и благоприятных для микробиома условий в зданиях.    Стремление человека найти убежище и защиту от стихии так же старо, как и само человечество. На протяжении тысячелетий люди создавали и развивали самые разнообразные жилища, вплоть до современной архитектуры; в ближайшем будущем более двух третей населения Земли будет жить в городах. В целом городской образ жизни в сочетании со многими другими факторами обеспечил значительное повышение продолжительности и качества жизни для большей части человечества. "Однако здания как таковые и триумф городской жизни привели и к негативным последствиям, оградив людей в той или иной степени от контакта с микробной средой. Масштабы этих предположительно неблагоприятных последствий для состава и разнообразия микробиома человека пока трудно оценить", - отмечают авторы.    Исследователи видят основную причину этого в том, что современная жизнь в построенных помещениях все больше препятствует контакту с множеством микробов в естественной среде. Кроме того, сами здания должны рассматриваться как сложные органические системы в контексте бесчисленных взаимозависимых микробных сообществ, которые также оказывают влияние на метаорганизм человека. В совокупности это приводит к негативным последствиям, например, к появлению в зданиях новых ниш для носителей и переносчиков заболеваний, концентрации отходов и токсичных веществ или уменьшению вентиляции и доступа солнечного света.    С момента своего изобретения здания часто непреднамеренно вызывали проблемы со здоровьем, хотя люди всегда старались сделать их более здоровыми и безопасными. Поэтому изучение связей между архитектурой и здоровьем - далеко не новинка, и сегодня важнейшим вопросом является: как спроектировать здания для улучшения здоровья и построить их таким образом, чтобы в них мог выжить сложный и разнообразный микробиом?      "Если здоровье человека определяется как зависящее от разнообразия микробиома, то значительная часть современных зданий должна рассматриваться как не способствующая здоровью с точки зрения конструкции и дизайна, материалов или типа использования - потому что в сумме их воздействие, по-видимому, снижает микробное разнообразие, что может привести к ухудшению общего состояния здоровья жильцов. Изучая влияние характеристик зданий на микробиом человека, мы добавляем в этот комплекс совершенно новое и важное измерение. Наш городской образ жизни игнорирует тот факт, что организм тысячелетиями приспосабливался к окружающей среде и ее микробам и что он может быть здоровым только в контакте с этими организмами-партнерами ", - подчеркивают исследователи.    По мнению авторов, одной из целей может стать планирование и строительство зданий в будущем таким образом, чтобы они не были направлены на полную изоляцию от естественной микробной среды. Напротив: здания можно снова открыть для природы и сделать более дружелюбными к ней. Этого можно достичь, например, используя менее токсичные строительные материалы и создавая большую структурную проницаемость для внешних, в частности микробных, воздействий.    Конструирование застроенной среды с учетом микробиома - грандиозная задача XXI века, открывающая возможности для решения проблем социальной и экологической справедливости с широкой экологической точки зрения. Проектирование с учетом микробиома призвано обеспечить учет специфических потребностей определенных микробных сообществ в архитектурных проектах новых зданий и городских пространств. Этого можно достичь только в меж- и междисциплинарных проектах с участием архитекторов, дизайнеров, антропологов и микробиологов, объединяющих межпространственные (культурные, географические), межвременные (исторические, эволюционные) и межвидовые перспективы.     Потенциал чувствительной к микробам застроенной среды огромен и до сих пор остается относительно неизученным. Эта статья подчеркивает необходимость проведения новых экспериментальных исследований, в которых биологи и социологи будут тесно сотрудничать с инженерами для разработки зданий XXI века, поддерживающих длительное здоровье человека и окружающей среды.