Используя комбинацию недавно разработанных методов, исследователи под руководством Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU) в Мюнхене иммунолог Вейт Хорнунг определили ранее неизвестный путь, который вызывает воспаление.
Иммунная система позвоночных способна различать "себя" из "несамостоятельный" компоненты, которые позволяют распознавать и уничтожать инвазивные патогены и аберрантные типы клеток, такие как опухолевые клетки. Адаптивные иммунные реакции, е.грамм. основаны на антителах, являются мощными и высокоспецифичными, но требуют утомительных и трудоемких перестроек генов. Для эффективной немедленной защиты злоумышленников необходимо быстро обнаруживать, и эту задачу выполняет так называемая врожденная иммунная система. Врожденные иммунные клетки экспрессируют на своей поверхности относительно небольшой набор рецепторов, которые распознают молекулярные структуры, однозначно связанные с патогенами. Связывание этих структур вызывает воспалительную реакцию, которая убивает патоген или инфицированную клетку. Чтобы проанализировать сигнальные пути, которые опосредуют эти процессы, исследователи во главе с Вейтом Хорнунгом, заведующим кафедрой иммунобиохимии в Центре генов LMU, объединили две разные методологии. Сначала они использовали новую систему культивирования клеток, которая имитирует функцию моноцитов, класса иммунных клеток, участвующих в регуляции воспаления. Затем они систематически удалили отдельные гены, чтобы определить их роль в инициации воспалительной реакции, и обнаружили ранее неизвестный сигнальный путь. Результаты опубликованы в журнале Immunity.
Хорнунг и его группа начали свое исследование белкового комплекса, называемого инфламмасомой NLRP3, в больнице Боннского университета, прежде чем переехать в LMU в октябре 2015 года. Этот комплекс содержится в моноцитах и играет ключевую роль в индукции воспаления, а также участвует в заболеваниях, связанных с хроническими воспалительными реакциями, таких как подагра, диабет 2 типа и артериосклероз. Однако наши знания о его способе действия в первую очередь основаны на исследованиях, проведенных на клетках мышей. В моноцитах мыши требуются два стимула, чтобы заставить инфламмасому NLRP3 запустить секрецию провоспалительного сигнального белка интерлейкина 1бета (ИЛ-1), в то время как было обнаружено, что свежевыделенные моноциты человека продуцируют ИЛ-1 в ответ на один сигнал. который действует через рецептор под названием TLR4. Однако ни одна из установленных линий человеческих моноцитов не реагирует на этот сигнал. Вот почему Хорнунг и его коллеги были вынуждены использовать новую линию человеческих моноцитоподобных клеток, чтобы понять основу межвидовых различий.
"Мы разработали процедуру, которая позволила нам удалить отдельные гены в культивируемых иммунных клетках человека, которые очень похожи на человеческие моноциты. Используя эту систему, мы смогли идентифицировать на генетическом уровне компоненты, ответственные за передачу сигнала и активацию инфламмасомы NLRP3," объясняет Мориц Гайдт, докторант в группе Хорнунга и первый автор нового исследования. Таким образом, команда смогла проанализировать секрецию IL-1 человеческими моноцитами с беспрецедентной детальностью – и определить механизм, который позволяет активировать человеческий NLRP3 в ответ на один сигнал.
Исследователи активировали рецептор TLR4, подвергнув свои моноциты бактериальному липополисахариду (ЛПС) – сложной молекуле, состоящей из сахаров и жиров, которая находится на поверхности многих патогенных бактерий. Затем они показали, что связывание LPS запускает секрецию IL-1 через ранее неизвестный сигнальный ретранслятор. "Активация этого нового пути объясняет, почему человеческим моноцитам не нужен второй сигнал для секреции ИЛ-1. И наоборот, в моноцитах мыши этот конкретный путь не активируется, поэтому требуется второй стимул," Вейт Хорнунг объясняет. Более того, в то время как активация инфламмасом у мышей вызывает запрограммированную гибель воспалительных клеток, путь, используемый в моноцитах человека, не действует. "Мы называем этот сигнальный путь альтернативной инфламмасомой, чтобы отличить его от ранее описанных путей," говорит Хорнунг. "Мы считаем, что этот сигнальный путь играет решающую роль в воспалительных процессах у человека."
Новое исследование подчеркивает тот факт, что результаты, полученные на мышах, не всегда можно передать людям. До сих пор только человеческие моноциты реагировали непосредственно на контакт с ЛПС, высвобождая интерлейкин 1, без необходимости во втором сигнале. Теперь исследователи намерены проанализировать функцию рецептора TLR4 in vivo у других модельных организмов. Используя моноцитоподобные клетки Хорнунга, можно будет идентифицировать дальнейшие сигнальные пути in vitro. "Наши результаты опровергают некоторые классические принципы исследования инфламмасом. Мы надеемся, что наш новый метод также улучшит наше понимание клеточной биологической основы иммунных расстройств," Хорнунг заключает.