​Биологи изучили один из механизмов, при помощи которого клетки иммунной системы организма борются с возбудителями пневмонии — бактериями легионеллами. Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда и опубликована в журнале Cell Reports.

Воспаление легких (пневмония) может возникать по разным причинам и связано с большим количеством заболеваний. Среди них, например, легионеллез - повсеместно распространенное инфекционное заболевание, которое вызывают бактерии Legionella pneumophila. Эти микроорганизмы обитают в воде, в том числе в жидкостях кондиционеров, в бойлерах и душевых установках, и могут быть паразитами некоторых амеб. После того как человек вдыхает зараженный пар, бактерии проникают внутрь легочных макрофагов - клеток, которые поглощают и переваривают патогенные организмы. Однако легионеллы селятся в мембранных пузырьках (вакуолях), которые не сливаются с пищеварительными лизосомами, а потому макрофаги их не обезвреживают. Кроме того, легионеллы могут запускать гибель клетки, в результате чего развивается поражение легких с осложнением на все органы, что может привести к смерти.

"В этой работе мы сделали упор на изучение механизмов, с помощью которых макрофаги реагируют на бактерии, находящиеся как во внутренней среде клетки, цитоплазме, так и в вакуолях. Это можно было осуществить на модели такого социально значимого заболевания, как пневмония", - рассказывает один из авторов исследования, научный сотрудник Петрозаводского государственного университета Александр Полторак.

В ответ на проникновение в цитоплазму бактерий и особенно фрагментов их клеточной стенки - липополисахаридов - в клетке активируется фермент каспаза 11. Она запускает каскад реакций, в результате которых макрофаг разрывается и гибнет. Таким образом, клетка жертвует собой, чтобы не допустить размножения бактерий. В случае патогенов, которые обитают внутри вакуолей, каспаза 11 не запускается, однако это компенсирует иной механизм. В его основе лежит процесс, в ходе которого макрофаг активируют специальные белки интерфероны. Зараженная вирусами клетка выделяет их в качестве предупреждающего сигнала. В ответ ее соседи заранее активируют свои защитные механизмы.

В случае бактериального вторжения это тоже помогает. Так, в макрофагах начинают активно работать специфические гуанилат-связывающие белки (GBPs), которые могут находить легионеллы в вакуолях и уничтожать, "натравливая" на них каспазу 11. Ранее ученые считали, что все происходит именно так.

Применяя разнообразные подходы к исследованию белков и ДНК и РНК, а также микроскопические методы, ученые установили, что синтез и активность GBPs (равно как и каспазы 11) регулирует сам макрофаг. Этот процесс происходит независимо от выделяемых при инфекции интерферонов. Более того, клетка вырабатывает последние на высоком уровне и при отсутствии опасности. В результате GBPs постоянно присутствуют в цитоплазме и всегда готовы к встрече с патогенной бактерией. Также ученые установили, что GBPs помогают макрофагу обнаружить и обезвредить легионеллы, создавая утечки их наследственного материала из вакуоли, где они недоступны для защитных систем. После такого выхода запускаются специальные сенсорные пути, а макрофаг может начать полноценную борьбу.

Работу выполнили сотрудники Петрозаводского государственного университета, Университета Тафтса (США), Исследовательского центра по питанию человека и проблемам старения (США), Медицинского центра Университета Дюка (США), Осакского университета (Япония) и Медицинского института Говарда Хьюза (США).

Источники

Раскрыт способ, которым иммунитет защищается от возбудителей пневмонии
Индикатор (indicator.ru), 18/09/2018
Биологи раскрыли один из путей защиты клеток от бактерий, вызывающих пневмонию
Margust (gazeta-margust.ru), 18/09/2018
Биологи раскрыли один из путей защиты клеток от бактерий, вызывающих пневмонию
Газета.Ru, 18/09/2018
Изучен метод борьбы макрофагов с бактериями легионеллами
Newstes.ru, 19/09/2018
Изучен метод борьбы макрофагов с бактериями легионеллами
Полит.ру, 19/09/2018
Изучен метод борьбы макрофагов с бактериями легионеллами
Russia.ink (russia.ink), 19/09/2018
Ученые раскрыли один из путей защиты клеток от бактерий, вызывающих пневмонию
Петрозаводский государственный университет (petrsu.ru), 19/09/2018
Биологи раскрыли один из путей защиты клеток от бактерий, вызывающих пневмонию
Российский научный фонд (rscf.ru), 19/09/2018
Биологи раскрыли один из путей защиты клеток от бактерий, вызывающих пневмонию
Российский научный фонд (рнф.рф), 19/09/2018

Похожие новости

  • 06/08/2018

    Российские ученые работают над созданием эффективных методов получения нуклеозидов

    Сотрудники лаборатории дизайна и синтеза биологически активных соединений Института молекулярной биологии имени В. А. Энгельгардта РАН работают над созданием новых эффективных методов получения нуклеозидов -- важной группы природных соединений.
    236
  • 13/04/2016

    В ИЦИГ СО РАН создают базу данных для обработки научной информации

    ​В Федеральном исследовательском центре «Институт цитологии и генетики СО РАН» разрабатывают универсальную систему для поддержки селекционно-генетических экспериментов, пока что тестируя ее на проектах, связанных с изучением пшеницы.
    1492
  • 15/12/2017

    Академик Андрей Дегерменджи: жизнь в астероиде позволит снять целый комплекс проблем

    ​Андрей Георгиевич Дегерменджи - советский и российский ученый-биофизик, академик РАН (2011). Директор Института биофизики СО РАН с 1996 года - об исследованиях красноярских ученых  и системе жизнеобеспечения в экстремальных условиях .
    612
  • 07/12/2017

    Инновационная разработка новосибирских ученых выходит в серийное производство

    Новосибирская компания ООО "Современные Системы Выращивания" получила областную субсидию на НИОКР и коммерциализацию комплекса удаленного автоматизированного управления гидропонной установкой - OverGrower.
    682
  • 12/08/2016

    Новосибирский ученый разработал новый метод генерации биспецифичных терапевтических антител

    ​Аспирант Новосибирского государственного университета Виктор Принц разработал новый метод генерации биспецифичных терапевтических иммуноглобулинов на основе процесса, который происходит в организме человека.
    1676
  • 09/08/2018

    Переобучение врачей и телемедицина позволят отказаться от лечения за рубежом

    ​Постоянное и непрерывное обучение российских онкологов, а также внедрение телемедицинских технологий для контроля исполнения протоколов лечения избавят россиян от необходимости искать варианты лечения за границей.
    258
  • 19/04/2017

    Ученые установили, что управляет термогенезом

    ​Ранее считалось, что в термогенезе - процессе выработки тепла - ключевую роль играют макрофаги, один из видов белых клеток крови. Однако ученые из Школы медицины Икан на горе Синай (Icahn School of Medicine at Mount Sinai) в США во главе с профессором медицины Кристофом Бюттнером (Christoph Buettner) доказали, что за термогенез отвечает мозг.
    1006
  • 04/09/2017

    Томские ученые разработали новую программу «Медицина будущего»

    ​Ученые ТГУ и Института физики прочности и материаловедения СО РАН разработают новую комплексную программу для технологической платформы "Медицина будущего". Такое решение было принято на форуме "Армия-2017", в рамках которого прошел круглый стол об аддитивных технологиях в медицине.
    1336
  • 21/09/2016

    Томские ученые помогли создать анальгетик без побочных эффектов

    ​Над новым препаратом разработчики из ТГУ трудились вместе с коллегами бийского Института проблем химико-энергетических технологий СО РАН. Особенностью нового анальгетика является отсутствие побочных эффектов, характерных для стероидных и нестероидных противовоспалительных средств.
    1379
  • 05/09/2017

    ТОП-5 материалов августа на портале SIBMEDA

    Редакция SIBMEDA публикует рейтинг популярных, по мнению читателей, новостей и статей, размещенных на портале в августе.   1. Роспотребнадзор изымает из обращения два популярных анестетика из-за развития нежелательных реакций Роспотребнадзор сообщает о решении приостановить реализацию лекарственных препаратов «Лидокаин, раствор для инъекций 100 мг/мл 2 мл» и «Новокаин, раствор для инъекций 5 мг/мл 10 мл» в связи с развитием нежелательной реакции.
    658