​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

  • 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.
    1283
  • 03/07/2018

    Алтайские ученые разрабатывают компьютерную программу для прогнозов развития тромбоэмболии

    ​Ученые Алтайского государственного университета (АлтГУ) разрабатывают уникальную компьютерную программу для раннего прогнозирования развития тромбоэмболии легочной артерии. Программу планируется распространять через социальные сети, сообщили в пресс-службе вуза.
    272
  • 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.
    138
  • 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.
    2154
  • 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.
    1003
  • 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.
    322
  • 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.
    1332
  • 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.
    729
  • 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.
    145
  • 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.
    473