Слизистая кишечника постоянно контактирует с бактериями и пищевыми компонентами. Иммунные и неиммунные клетки, содержащиеся в слизистой ткани, могут обнаруживать патогенные молекулы и микроорганизмы и вызывать защитный ответ. Как эта реакция, так и патогенные факторы могут привести к повреждению тканей.
В норме иммунная система и клетки кишечного эпителия поддерживают баланс: защищают ткань от повреждений и одновременно помогают ей восстанавливаться. При воспалительных заболеваниях кишечника (ВЗК) — например, болезни Крона и язвенном колите — этот механизм нарушается. В кишечнике развивается хроническое воспаление, а поврежденная слизистая плохо заживает.
Международный коллектив ученых обобщил знания о роли интерферона-лямбда (ИФН-λ, интерферон III типа) в восстановлении кишечника. Ранее считалось, что ИФН-λ может снижать воспаление и поддерживать целостность слизистой. Однако другие исследования показывали, что чрезмерная экспрессия ИФН-λ может вызывать гибель эпителиальных клеток и клеток Панета, поддерживающих регенерацию кишечного эпителия. Кроме того, у пациентов с ВЗК уровни ИФН-λ и его рецептора повышены. Однако до сих пор неясно, имеет ли это защитные или вредные последствия.
ИФН-λ задерживает восстановление тканей после повреждения
Во время восстановления после колита или радиационного повреждения сигнализация ИФН-III, но не ИФН-I в эпителиальных клетках кишечника замедляет регенерацию тканей.
Во время колита и в фазе ремиссии в кишечнике сохраняется повышенная активность ИФН-λ. У мышей, чьи эпителиальные клетки кишечника не воспринимали сигналы ИФН-λ, быстрее восстанавливались длина толстой кишки, целостность эпителия и масса тела после колита. Напротив, введение ИФН-λ задерживало заживление. Аналогичный эффект наблюдался после радиационного повреждения кишечника: отсутствие рецептора к ИФН-λ способствовало регенерации повреждений и повышало выживаемость, тогда как введение ИФН-λ ухудшало восстановление и увеличивало смертность.
Эти эффекты были связаны именно с действием ИФН-λ на эпителиальные клетки кишечника, а не на нейтрофилы. Интерфероны I типа не влияли на процессы регенерации.
ИФН-λ подавляет регенеративную программу кишечного эпителия
Анализ экспрессии генов показал, что ИФН-λ активирует в эпителиальных клетках кишечника противовирусные и антибактериальные пути, но одновременно подавляет гены, связанные с регенерацией тканей, пролиферацией клеток и заживлением слизистой.
У мышей, лишенных рецептора к ИФН-λ в кишечном эпителии, были усилены программы восстановления и деления клеток, а также увеличено количество кишечных стволовых клеток, которые обеспечивают регенерацию после повреждения. Напротив, у мышей с активной передачей сигнала ИФН-λ пул стволовых клеток сокращался, а в ткани накапливались незрелые клетки-предшественники.
Таким образом, ИФН-λ запускает транскрипционную программу, которая ограничивает расширение кишечных стволовых клеток и подавляет регенерацию эпителия после повреждения.
ИФН-λ замедляет восстановление кишечника через активацию пути ZBP1 — каспаза 8 — GSDMC
В эпителиальных клетках ИФН-λ повышает экспрессию белка ZBP1, управляющего апоптозом, некроптозом и пироптозом. Это запускает активацию фермента каспазы 8, которая расщепляет белки семейства GSDMC в эпителиальных клетках кишечника. Это приводит к разрушению эпителиальных клеток вследствие повреждения их мембраны и ограничивает регенерацию эпителия.
После колита и радиационного повреждения активация пути ZBP1 – каспаза 8 – GSDMC наблюдалась только у мышей с сохранной чувствительностью эпителия к ИФН-λ. При отсутствии рецептора к ИФН-λ, ZBP1 или GSDMC, а также фармакологическом подавлении каспазы 8 этот сигнальный каскад не запускался, а заживление слизистой после воспалительного и радиационного повреждения происходило быстрее.
Отсутствие GSDMC в эпителиальных клетках кишечника способствует восстановлению ткани после колита. У мышей без GSDMC сохранялось больше эпителиальных клеток и увеличивалось количество клеток, участвующих в регенерации эпителия.
ИФН-λ стимулирует формирование мультибелкового комплекса, который обнаруживает присутствие Z- нуклеиновых кислот, замедляя восстановление кишечника после повреждения
Ученые выяснили, что одного ИФН-λ недостаточно для запуска гибели эпителиальных клеток кишечника — необходим дополнительный сигнал, возникающий при повреждении ткани. Таким сигналом оказались Z-нуклеиновые кислоты, уровень которых возрастал после колита и радиационного повреждения.
Белок ZBP1 распознавал Z-нуклеиновые кислоты и стимулировал формирование сигнального комплекса с участием белка RIPK1 и каспаз. Это приводило к активации каспазы 8 и GSDMC и запуску пироптоза — воспалительной формы клеточной гибели.
Удаление участка ZBP1, отвечающего за связывание с Z-нуклеиновыми кислотами, снижало гибель клеток и ускоряло восстановление кишечника.
Ось ИФН-λ — ZBP1 — каспаза 8 — GSDMC активна у пациентов с ВЗК
У пациентов с воспалительными заболеваниями кишечника повышена экспрессия генов ZBP1, CASP8 и GSDMC, особенно при активном заболевании. Одновременно у этих пациентов усиливались ответ ИФН, провоспалительные сигнальные пути и пути, связанные с гибелью клеток.
В наибольшем количестве у пациентов с ВЗК присутствовали ИФН-λ2 и ИФН-λ3. Их уровни коррелировали с уровнями ZBP1, активированной каспазы 8 и расщепленного GSDMC. Кроме того, уровни ZBP1, каспазы 8 и GSDMC также сильно коррелировали друг с другом.
Таким образом, ИФН-λ связан с активацией ZBP1, каспазы 8 и GSDMC у пациентов с ВЗК.
Вывод
ИФН-λ замедляет восстановление кишечника после воспалительного и радиационного повреждения, активируя в эпителиальных клетках путь ZBP1 – каспаза 8 – GSDMC, который запускает пироптоз. Этот механизм был подтвержден как у мышей, так и у пациентов с язвенным колитом и болезнью Крона.
ИФН-λ вызывает гибель клеток только в условиях повреждения ткани, когда накапливаются Z-нуклеиновые кислоты — второй сигнал, необходимый для активации ZBP1. В отсутствие повреждения этот путь не активируется и не влияет на нормальное обновление кишечного эпителия.
ИФН-λ2/λ3 выступают ключевыми факторами, ограничивающими регенерацию кишечного эпителия, что делает этот сигнальный путь потенциальной мишенью для лечения воспалительных заболеваний кишечника и повреждений, вызванных лучевой терапией.
Источник
Type III interferons induce pyroptosis in gut epithelial cells and impair mucosal repair
