Новости

Гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) является важнейшей иммунологической особенностью центральной нервной системы (ЦНС) человека.     Состоящий из многих типов клеток, ГЭБ является структурным и функциональным барьером для микроорганизмов, таких как бактерии, грибы, вирусы или паразиты, которые могут циркулировать в кровотоке. Таким образом, ГЭБ является ключевым регулятором проникновения микроорганизмов в ЦНС и существует на границе кровеносных сосудов и интерстициальной жидкости мозга. ГЭБ также существует на других участках пересечения ЦНС и периферии, в том числе между кровью и клетками, вырабатывающими спинномозговую жидкость. Его задача - защищать и регулировать микросреду мозга. ГЭБ состоит из множества типов клеток. Эти клетки выстраиваются вдоль микрососудов мозга и работают согласованно, чтобы защитить ЦНС и ее нейроны от любых патогенов, находящихся на периферии.    ГЭБ - это сложная структура, следующая за лабиринтом сосудистой сети мозга. Он состоит из 4 типов клеток:   Эндотелиальные клетки. Эти клетки выстилают внутреннюю поверхность кровеносных сосудов. В ГЭБ они тесно связаны друг с другом через плотные соединения, образуя барьер. Эти клеточные соединения имеют решающее значение для микрососудов в нашем мозге, поскольку они поддерживают целостность и проницаемость сосуда, тем самым регулируя прохождение через BBB.    Перициты. Перициты, встроенные в базальную мембрану микрососудов, тесно связаны с эндотелиальными клетками ГЭБ. Считается, что перициты происходят от общего предшественника гладкомышечных клеток, и хотя они оказывают структурную поддержку микрососудам, они также взаимодействуют с эндотелиальными клетками, влияя на проницаемость и рост. В мозге перициты могут также выполнять функции, подобные иммунным клеткам, например, распознавать, поглощать и уничтожать потенциально опасные микроорганизмы, попадающие в кровь.   Астроциты. Астроциты, названные так за их звездообразную форму, являются опорными клетками, которые вносят свой вклад в структурные свойства ГЭБ. Известно, что астроциты привлекают периферические клетки, такие как лейкоциты, в ЦНС через ГЭБ.    Микроглия. Микроглия, являясь резидентными иммунными клетками ЦНС, располагается сразу за ГЭБ. Хотя их обычно не считают частью ГЭБ, микроглия обследует ЦНС на наличие микроорганизмов и обладает способностью поглощать и уничтожать обнаруженные микроорганизмы. Таким образом, микроглия является еще одной линией иммунологической защиты от потенциальных патогенов или токсинов, пересекающих ГЭБ.   ГЭБ эффективно защищает ЦНС, но, как и многие другие барьеры, он не совершенен. Остаются дискуссии о том, действительно ли ЦНС является иммунологически привилегированным местом, поскольку она не является непроницаемой для периферических клеток и микроорганизмов. Эта проницаемость вызывает вопросы. Как микроорганизмы проникают в ЦНС? Какие микроорганизмы могут пересекать ГЭБ? Трансцеллюлярное проникновение в ЦНС   Микроорганизмы, которые пересекают ГЭБ трансцеллюлярным способом, попадают в ЦНС через эндотелиальные клетки. Они получают доступ к люминальной стороне эндотелия кровеносного сосуда, где проходят через сами эндотелиальные клетки. Преодолев барьер, эти микробы выходят через другую сторону клетки, которая находится в непосредственном контакте с астроцитами, микроглией и нейронами.   Существует 2 механизма трансцеллюлярного проникновения в ЦНС: абсорбционно-опосредованный и рецепторно-лигандный. Абсорбционно-опосредованный трансцитоз (АОТ) основан на взаимодействии зарядов вместо специфического связывания лиганда с рецептором. При AОТ неспецифическое взаимодействие с эндотелиальной мембраной приводит к поглощению белка, молекулы или микроба непосредственно в эндотелиальной клетке. Затем он транспортируется через клетку и высвобождается в ЦНС.   В отличие от этого, рецептор-лиганд-опосредованный трансцитоз (РЛТ) требует специфического связывания между микробом (лигандом) и эндотелиальной клеткой (рецептором). Хотя процессы поглощения для AОT и РЛТ схожи, взаимодействие хозяин-патоген требует гораздо большей специфичности, тем самым ограничивая способность микробов проникать в эндотелиальные клетки через РЛТ. К рецепторам, способствующим РЛТ, относятся рецептор трансферрина, рецептор инсулина и белки 1 и 2, связанные с рецептором липопротеина низкой плотности (LRP1 и 2).   Escherichia coli является популярной моделью для изучения переноса микроорганизмов через ГЭБ. Большинство штаммов кишечной палочки не опасны, однако отдельные штаммы кишечной палочки, такие как E. coli K1, обладают уникальной способностью уклоняться от иммунного ответа хозяина и достигать высокого уровня бактериемии, что может привести к развитию бактериального менингита. E. coli проникает в эндотелиальные клетки микрососудов головного мозга (ЭКГМ) в основном через РЛТ, используя несколько рецепторов, что приводит к связыванию E. coli и ЭКГМ хозяин-патоген. Эта патология наиболее часто встречается у новорожденных и может передаваться от матери к ребенку во время родов. Парацеллюлярное проникновение в ЦНС   Микроорганизмы, пересекающие ГЭБ парацеллюлярным способом, проходят между эндотелиальными клетками, о чем говорит приставка "пара". Как при трансцеллюлярном, так и при парацеллюлярном проникновении в ЦНС микробы должны прикрепиться к ЭКГМ, прежде чем они будут перенесены. В этом сценарии микроорганизм прикрепляется к ЭКГМ и проникает в ЦНС между двумя эндотелиальными клетками. Во время этого механизма переноса микроорганизмов нарушается герметичное соединение, которое удерживает соседние эндотелиальные клетки вместе.   По сравнению с трансцитозом, меньшее количество микроорганизмов использует парацеллюлярный транспорт для проникновения в ЦНС. Treponema pallidum, бактерия, вызывающая сифилис, проникает в нервную систему на ранней стадии инфекции. Бактерия присутствует в межклеточных соединениях эндотелиальных клеток аорты, что позволяет предположить, что T. pallidum вторгается в ткани парацеллюлярно. Хотя лиганд микроба и рецептор эндотелиальных клеток, необходимые для первоначального связывания T. pallidum, неизвестны, T. pallidum, по-видимому, взаимодействует с тромбоцитами, влияя на проницаемость эндотелиальных клеток и способствуя проникновению через ГЭБ.Инфицированные фагоциты (метод " троянского коня")   В отличие от прямого перемещения микроорганизма через ГЭБ при транс- и парацеллюлярном микробном переносе, метод "троянского коня" является непрямой формой микробного переноса. ГЭБ проницаем для фагоцитирующих лейкоцитов, которые регулярно циркулируют в крови для обеспечения иммунологического надзора, мигрируя в ткани и из них. Некоторые микроорганизмы кооптируют этот естественный процесс и используют его в своих интересах. В методе "троянский конь" перенос микроорганизмов происходит при миграции инфицированного фагоцита. Когда инфицированный лейкоцит пересекает ГЭБ, микроорганизм также получает доступ в ЦНС. Три механизма переноса микроорганизмов через гематоэнцефалический барьер: A) трансцеллюлярный, B) парацеллюлярный и C) механизм инфицированного фагоцита (троянский конь).    Вирус иммунодефицита человека-1, ВИЧ-1, является лентивирусом, который проникает в ЦНС вскоре после системной инфекции. Хотя существует множество гипотез о том, как ВИЧ-1 попадает в ЦНС, передовой является гипотеза о том, что вирус попадает в ЦНС через механизм "троянского коня". Известно, что вирус инфицирует лейкоциты хозяина с помощью рецепторов CXCR4 и CCR5. Инфильтрирующие, инфицированные моноциты могут быть основным переносчиком ВИЧ-1 через ГЭБ.   Важно отметить, что эти способы переноса микроорганизмов не являются взаимоисключающими, и микроорганизмы могут использовать более одного пути для проникновения в ЦНС.   Менингит, сифилис и СПИД - три важные причины смерти во всем мире. Все три заболевания вызываются микроорганизмами, которые способны проникать в ЦНС и инфицировать ее, но, к сожалению, способность ГЭБ к защите также является препятствием для лечения.   Терапевтические подходы, разработанные в последнее десятилетие, используют существующие свойства и механизмы ГЭБ. Например, исследователи пытаются доставить нейрофармацевтические препараты в ЦНС с помощью векторов доставки, нацеленных на рецепторы на ЭКГМ, которые участвуют в РЛТ микробов. Нейрофармацевтические препараты также могут быть упакованы в биоразлагаемые наночастицы. Этот метод также использует существующие пути РЛТ для проникновения в ЦНС и может быть направлен на тканеспецифическое поглощение.   Нейротерапевтический дизайн включает в себя понимание нейроиммунологии ГЭБ и всего мозга. Лучшее понимание ГЭБ и механизмов проникновения микробов, наряду с новыми знаниями о сложной иммунной системе мозга, в конечном итоге поможет в разработке эффективных нейротерапевтических средств.

Как и все клетки нашего организма, иммунные клетки стареют.    Со временем они становятся все менее и менее способными бороться с инфекцией, раком и болезнями. Ранее исследователи считали, что процесс старения клеток, известный как клеточное старение, является неизбежным следствием воздействия обычных инфекций и времени. Но исследование, опубликованное 15 сентября в журнале Nature Cell Biology, предполагает, что взаимодействие между Т-клетками и антигенпрезентирующими клетками (АПК) на ранних стадиях иммунного ответа на вирусы может определять скорость старения Т-клеток.    Теломеры - это длинные, повторяющиеся последовательности ДНК, которые соединяют хромосомы и защищают их концы от разрушения. По мере старения клеток их теломеры становятся все короче и короче с каждым клеточным делением, пока в конце концов они не перестают делиться. Новое исследование показывает, что после инфекции, АПК, клетки, которые первоначально запускают иммунный ответ Т-клеток, представляя им чужеродный антиген, отрезают и передают свои теломеры Т-лимфоцитам.    Исследователи обнаружили, что когда АПК доставляют свои теломеры в Т-клетки, последние переходят в конфигурацию, подобную стволовым клеткам, что задерживает их старение. Авторы также обнаружили, что это взаимодействие повышает долгосрочный иммунитет у мышей, что позволяет предположить, что это открытие может проложить путь к более эффективной вакцинации. "Эта работа действительно интересна", - говорит Энтони Дж. Корравубиас, иммунолог из Калифорнийского университета, который не принимал участия в исследовании. Он говорит, что статья "проливает свет на действительно интересный механизм, который предотвращает старение Т-клеток".    Когда в организм попадает чужеродный агент, например, вирус, Т-клетки быстро делятся, и их количество резко возрастает. Ранее ученые знали, что Т-клетки используют теломеразу, фермент, который удлиняет теломеры, для борьбы с потерей теломер во время этого быстрого деления, что со временем может привести к укорочению теломер и окончательному старению. Однако теломеразы недостаточно для предотвращения старения Т-клеток, что заставляет ученых искать другой ключевой механизм, отвечающий за защиту от старения Т-клеток.    Ученые из Университетского колледжа Лондона под руководством иммунолога Алессио Ланна, изначально интересовались ролью, которую играют теломеры в старении иммунных клеток, и анализировали длину теломер во время иммунного ответа, когда обнаружили донорство теломер. Чтобы выделить иммунные клетки, Ланн и его сотрудники извлекли Т-клетки и клетки АПК из крови участников исследований, а затем культивировали эти клетки. Затем они подвергли клетки воздействию смеси антигенов, состоящей из фрагментов различных вирусов, чтобы убедиться, что АПК и Т-клетки объединились для воспроизведения реального иммунного ответа. Наконец, они проанализировали длину соответствующих теломер клеток с помощью метода секвенирования.    "Мы изучали иммунные синапсы между Т-клетками и антигенпрезентирующими клетками, когда сделали неожиданное открытие, - рассказывает Ланн. Когда АПК и Т-клетки, за которыми они наблюдали, соединялись, теломеры Т-клеток становились длиннее, а теломеры АПК сокращались. Это действие удлинило теломеры принимающих Т-клеток в 30 раз больше, чем это сделала бы теломераза.    Чтобы выяснить, действительно ли АПК жертвуют своими теломерами, исследователи пометили теломеры АПК флуоресцентными маркерами. После того, как клеткам был представлен антиген, исследователи увидели, что скопления теломер покидают ядра АПК и собираются на стыках между клетками АПК и Т-клетками. Затем ученые выделили эти заполненные теломерами везикулы с помощью сортировки везикул, активированной флуоресценцией. После доставки везикул, полученных от АПК, в Т-клетки, даже в отсутствие АПК, Т-клетки приняли теломерную ДНК АПК и прикрепили ее к концам своих хромосом.    Эти везикулы увеличивали пролиферацию Т-клеток и уменьшали количество Т-клеток с белками-маркерами старения, а также защищали популяции Т-клеток с короткими теломерами от раннего старения, обнаружили авторы исследования. Также увеличилось количество стволовых Т-клеток памяти, которые способны выполнять либо эффекторные функции, либо функции памяти при повторной встрече с патогеном. Эффекторные клетки участвуют в усилении воспаления и уничтожении инфицированных клеток, а клетки памяти сохраняют информацию об угрозах для организма, чтобы запустить иммунный ответ в будущем.    Предыдущие исследования, проведенные другими группами, показали, что в конфигурации, более похожей на стволовые клетки, Т-клетки живут дольше, чем дифференцированные, говорит Ланна. Полученные результаты позволяют предположить, что судьба некоторых Т-клеток - станут ли они стареющими или нет - определяется, когда АПК передают теломеры Т-клеткам. Это означает, что судьба некоторых Т-клеток предрешена еще до начала иммунного ответа. "Это противоречит догме в области иммунного старения", - утверждает Ланна.    Оказалось, что донорство теломер также повышает иммунитет в долгосрочной перспективе у мышей. В другом эксперименте исследователи подвергли Т-клетки воздействию вакцины против гриппа, затем одну группу Т-клеток подвергли воздействию везикул, наполненных теломерами, полученных от АПК, а другую группу - везикул без теломер. Затем они ввели Т-клетки отдельным группам мышей, которые также подверглись воздействию H1N1, штамма свиного гриппа. Мыши, не получившие никакого воздействия, погибли от гриппа почти мгновенно, но оба типа Т-клеток, как оказалось, защитили мышей после введения вируса. Через 15 дней исследователи снова подвергли обе группы мышей воздействию вируса H1N1. У мышей, получивших Т-клетки, обработанные заполненными теломерами везикулами, иммунный ответ на инъекцию H1N1 по-прежнему был сильным, но другая группа, получившая Т-клетки, умерла сразу же. Это говорит о том, что везикулы, полученные от АПК, могут помочь Т-клеткам поддерживать свою иммунную функцию в течение долгого времени, утверждают исследователи.    "Мы знаем, что можем ввести эти везикулы животному, и это защитит его от инфекции в долгосрочной перспективе", - говорит Ланн. По его мнению, везикулы можно даже включать в вакцины, чтобы продлить эффективность иммунизации или устранить необходимость в ревакцинации.    Исследователи также заметили, что АПК доставляют теломеры в одни Т-клетки, а в другие - нет, хотя неясно, почему. Используя Flow-FISH, метод, который подсчитывает клетки и анализирует длину их теломер одну за другой, команда обнаружила, что наивные Т-клетки - клетки, которые никогда не встречались с антигеном, и Т-клетки памяти - с большей вероятностью будут принимать теломеры. В то же время различные типы эффекторных Т-клеток менее склонны к этому.    Помимо потенциального применения в вакцинах, эти результаты могут открыть возможности для создания методов терапии, стимулирующих высвобождение везикул АПК и повышающих вероятность того, что Т-клетки примут везикулы, или технологий, позволяющих извлекать и доставлять везикулы, говорит Ланн. Старение Т-клеток связано с повышенным риском инфекций, рака и слабоумия, добавляет он, и такие методы лечения потенциально могут помочь отсрочить иммунное старение и связанные с ним заболевания. "Я думаю, что это действительно потрясающее исследование, которое имеет большой потенциал в клинике, поскольку позволяет сделать вакцины более эффективными", -    говорит Корравубиас. Кроме того, "было бы интересно лечить пациентов, которые находятся в состоянии хронической инфекции, или в качестве профилактического средства, чтобы помочь им укрепить иммунитет против различных инфекций".