Когда организм сталкивается с инфекцией, он может защищаться двумя способами: либо уничтожить возбудителя — это называется резистентностью, либо снизить ущерб, вызванный как самим патогеном, так и иммунной реакцией — такой подход называется толерантностью.
Особенно важна толерантность при респираторных инфекциях — например, гриппе, во время которого именно повреждение легочной ткани часто становится причиной смерти. Толерантность способствует восстановлению тканей и поддержанию целостности и функции легочной ткани, при этом может не влиять на размножение вируса.
Клетки врожденного иммунитета — первая линия защиты организма — способны запоминать прошлые инфекции. Это явление называется тренированным иммунитетом. Он повышает резистентность организма, делая организм более устойчивым при следующей атаке. Но может ли тренированный иммунитет также усиливать толерантность к болезни?
Ученые из Университета Макгилла (Монреаль, Канада), работающие в отделении микробиологии и иммунологии показали, что β-глюкан способствует толерантности к вирусу гриппа через регуляторные нейтрофилы.
β-глюкан — компонент клеточной стенки грибов. β-глюкан может перепрограммировать гемопоэтические стволовые клетки костного мозга, из которых образуются все клетки врожденного иммунитета. Ранее было показано, что β-глюкан помогает бороться с бактериальными, грибковыми и даже опухолевыми заболеваниями. Но его влияние на вирусные инфекции дыхательных путей оставалось неизвестным.
Внимание ученых привлекли нейтрофилы — наиболее многочисленные лейкоциты крови, которые первыми прибывают к очагу воспаления. В норме нейтрофилы уничтожают патогены, но также могут повредить ткани, вызывая воспаление. Однако нейтрофилы, сформировавшиеся при стимуляции β-глюканом, ведут себя иначе.
При стимуляции β-глюканом в организме образуется подмножество регуляторных нейтрофилов. Эти клетки менее зрелые, с измененной метаболической программой. В отличие от зрелых нейтрофилов, которые преимущественно используют гликолиз для выработки энергии, незрелые нейтрофилы полагаются на митохондриальное дыхание для производства энергии. Кроме того, регуляторные нейтрофилы обладают способностью выделять противовоспалительный цитокин IL-10. Благодаря этому регуляторные нейтрофилы ограничивают воспаление в легких во время гриппозной инфекции и способствуют восстановлению легочной ткани, не влияя при этом на размножение вируса.
Таким образом, β-глюкан перепрограммирует стволовые клетки костного мозга, запуская формирование особого типа нейтрофилов, которые не борются с вирусом напрямую, а защищают легкие от повреждений, уменьшая тяжесть гриппозной инфекции.
В эксперименте на мышах β-глюкан повышал выживаемость при гриппозной инфекции за счет перепрограммирования гемопоэтических стволовых клеток для формирования регуляторных нейтрофилов. Эти нейтрофилы были необходимы для повышения толерантности к гриппозной инфекции. Мыши, которым вводили β-глюкан за неделю до заражения гриппом, реже заболевали и чаще выживали. При этом уровень вируса в легких не отличался от контрольной группы, что говорит о том, что β-глюкан не усиливал иммунную атаку на вирус. Вместо этого β-глюкан снижал воспаление и повреждение тканей – отек легких был меньше, проницаемость сосудов была ниже, а в легочном смыве было меньше белка и эритроцитов. Именно регуляторные нейтрофилы обеспечивали выживание при гриппе. Когда у мышей, получавших β-глюкан, искусственно удаляли регуляторные нейтрофилы, защитный эффект исчезал. Кроме того, перенос регуляторных нейтрофилов от мышей, получавших β-глюкан, также повышал выживаемость контрольных мышей при гриппе.
Эффект β-глюкана зависит от нескольких молекулярных сигналов, включая рецептор Dectin-1, который распознает β-глюкан, и путь интерферона I типа. Без этих сигналов нужных изменений в костном мозге не происходит. Интересно, что при туберкулезе β-глюкан задействует другие пути — сигналы IL-1. Это говорит о том, что сигналы, необходимые для перепрограммирования костного мозга, зависят от типа инфекции и воспалительного окружения.
Хотя формирование регуляторных нейтрофилов происходило без участия клеток адаптивного иммунитета, для привлечения регуляторных нейтрофилов в легкие требовались Т-клетки. В настоящем исследовании не изучались цитокины, необходимые для привлечения нейтрофилов, однако ученые предположили, что для этого необходим IL-17. Это подчеркивает, что эффективная защита от легочных инфекций требует слаженной работы врожденного и адаптивного иммунитета.
Защитный эффект β-глюкана сохранялся в течение 30 дней после инъекции. Другие исследования показали, что вакцина БЦЖ также перепрограммирует гемопоэтические стволовые клетки, и защитный эффект сохраняется в течение как минимум года после вакцинации, а перекрестная защита БЦЖ от гриппа длится 6 месяцев. Возможно, как и в случае с вакциной БЦЖ, β-глюкан перепрограммирует гемопоэтические стволовые клетки на длительное время — но этот вопрос требует дальнейшего изучения.
До сих пор большинство исследований врожденной иммунной памяти были сосредоточены на том, как она усиливает воспаление и помогает уничтожить возбудителя. Но мало что известно о ее способности контролировать воспаление и помогать организму переносить болезнь. С учетом того, что эффективных методов лечения тяжелых легочных вирусных инфекций немного, использование врожденной иммунной памяти для повышения устойчивости к болезни может стать перспективным направлением терапии.
Полезная статья, нужная информация? Поделитесь ею!
Кому-то она тоже будет полезной и нужной:
Источник
β-Glucan reprograms neutrophils to promote disease tolerance against influenza A virus
