​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

  • 24/02/2016

    Алтайские и новосибирские ученые испытывают вакцину против ВИЧ

    ​В России разработкой вакцины против ВИЧ занимаются несколько групп ученых: в Москве, Петербурге и Новосибирске. В новосибирской группе свои усилия объединили сотрудники ГНЦ ВБ "Вектор" и молодые исследователи химического факультета АлтГУ.
    2255
  • 15/03/2016

    Алтайские ученые получили грант на создание химозина

    ​Ученые Алтайского государственного университета (АлтГУ) работают над созданием искусственного препарата - химозина. Их проект получил грант Российского фонда фундаментальных исследований.Химозин используется при изготовлении сычужных сыров.
    1337
  • 19/12/2018

    Академпарк, Медтехнопарк и «Сколково» договорились о сотрудничестве

    ​В рамках соглашения фонд «Сколково» открывает медицинским инновационным компаниям Новосибирской области пакет своих сервисов, направленных на развитие стартапов. Медицинский технопарк будет формировать перечень компаний, претендующих на статус квалифицированного резидента «Сколково», задействовать свои возможности для проведения мероприятий и реализации проектов в рамках сотрудничества.
    584
  • 14/11/2018

    Алтайские ученые запатентовали рецептуру пшеничного хлеба с добавлением гриба Чага

    Группа ученых Алтайского государственного технического университета имени Ивана Ползунова предлагает включать древесный гриб Чага (трутовик скошенный) в качестве добавки при производстве пшеничного хлеба.
    671
  • 07/08/2018

    Алгоритм ALICE определит особенности иммунитета по одному анализу крови

    Коллектив исследователей из России и Франции разработал статистический метод для анализа репертуара Т-клеточных рецепторов (ТКР). Его главная особенность и преимущество в том, что он позволяет связать набор ТКР конкретного человека с ответом его иммунитета на вакцинацию, терапию злокачественных опухолей, инфекции и аутоиммунные заболевания.
    168
  • 29/06/2018

    Агрономы ТГУ помогут томичам решить проблему витаминного голода

    ​Здоровье населения во многом зависит от питания. В настоящее время многие горожане сталкиваются с тем, что называется голоданием второго типа: при употреблении достаточного количества пищи люди недополучают необходимые организму витамины и микроэлементы.
    416
  • 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.
    1463
  • 08/06/2015

    Ученые получили новое вещество для борьбы с туберкулезом

    ​В Новосибирске ученые российско-американской лаборатории синтезировали вещество для борьбы с туберкулезом. Как сообщило агентство "Интерфакс-Сибирь" со ссылкой на директора Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН Валентина Власова, в лаборатории нобелевского лауреата Сиднея Альтмана, работающей в институте, синтезировали новое вещество.
    765
  • 19/11/2018

    В Новосибирской области возобновят работу по созданию агробиотехнопарка

    ​Разработка проекта по созданию в Новосибирской области агробиотехнопарка для новых технологий в сельском хозяйстве возобновится с 2019 года. Проект был приостановлен из-за реорганизации Министерства образования и науки РФ, сообщил в пресс-центре ТАСС в Новосибирске заместитель директора по инновационной деятельности Института цитологии и генетики СО РАН Петр Куценогий.
    271
  • 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.
    1102