Как тело избавляется от дефектных клеток при воспалении

Немецкие ученые выяснили, в каких случаях процесс гибели клеток при иммунном ответе сопровождается воспалением и как можно этого избежать, пишет Science Daily.

Иммунная система – одна из самых сложных в нашем организме. Она включает множество органов, каналов сообщения и клеток, при этом каждый элемент выполняет несколько функций. За безопасность нашего тела отвечают клетки-разведчики, клетки-киллеры, клетки-уборщики и др. Все они слаженно сотрудничают с одной целью – защитить организм от инфекций, токсинов и злокачественных клеток. Тем не менее многие локальные аспекты иммунного ответа остаются для ученых загадкой. 

При встрече с потенциально опасными микробами часть клеток готовы пожертвовать собой, чтобы не позволить чужакам распространиться дальше по организму. Процесс запрограммированной клеточной смерти получил название апоптоза.

В ходе апоптоза самоуничтожению подлежат любые дефектные клетки – инфицированные, поврежденные, мутантные. Их гибель длится 1-3 часа, за это время клетки распадаются на отдельные апоптотические тельца, ограниченные плазматической мембраной. Фрагменты погибшей клетки обычно в течение 1,5 часов подчистую поглощаются макрофагами либо соседними клетками, минуя развитие воспалительной реакции. Однако так происходит не всегда.

Исследовательская группа из Кельна и Оснабрюка использовала микроскоп с высочайшим разрешением, чтобы понять, как работают вещества-мессенджеры, которые сигнализируют о воспалении во время ликвидации поврежденных клеток. Проще говоря, ученые хотели выяснить, вызывает ли умирающая клетка воспалительную реакцию в организме? Выяснилось, что два белка иммунной системы BAX и BAK динамически взаимодействуют друг с другом, чтобы контролировать воспаление, пишет Science Daily.

Знание того, как именно работает механизм очистки от поврежденных клеток на уровне вовлеченных молекул, может внести существенный вклад в терапию болезней. Например, при раке клетки систематически не удаляются из организма, а продолжают жить и распространяться. Лучевая терапия обычно используется для уничтожения раковых клеток, но она вызывает воспаление в организме. Во всем мире проводятся исследования, чтобы выяснить причины этого явления и как сделать лечение менее вредным для организма.

Немецкие исследователи сосредоточились на двух белках, участвующих в апоптозе. BAX и BAK – протеины, которые регулируют механизм клеточной гибели в митохондриях, «электростанциях» клетки. Используя методы визуализации с высоким разрешением, ученые впервые смогли наблюдать, как BAX и BAK формируют структуры в митохондриях, которые влияют на гибель клеток и воспаление.

Из-за большого сходства BAX и BAK до сих пор называли белками-близнецами. То, что они систематически различаются по механизму действия, является новым открытием. Исследовательской группе удалось показать, что белки BAK организуются в более мелкие структуры быстрее, чем BAX. Однако оба протеина взаимодействуют друг с другом, образуя пору в митохондрии. Митохондриальная ДНК выходит через это отверстие, вызывая воспаление.

Относительная доступность белков BAX и BAK в клетках определяет рост пор и скорость высвобождения митохондриальной ДНК. 

Предполагается, что результаты исследования могут открыть новые перспективы для борьбы с воспалением при онкологической терапии. В рамках лечения важно сохранить белки в балансе. Однако способной на это терапии пока не существует.