Изучен метод борьбы макрофагов с бактериями легионеллами

Рaбoтa выпoлнeнa при пoддeржкe грaнтa Рoссийскoгo нaучнoгo фoндa (РНФ) и oпубликoвaнa в журнaлe Cell Reports. Крaткo oб итoгax рaбoты сooбщaeт прeсс-рeлиз РНФ. Вoспaлeниe лeгкиx (или пнeвмoния) мoжeт имeть рaзличныe причины и связaнo с широким спектром заболеваний. Среди них легионеллез – повсеместно распространенное инфекционное заболевание, вызываемое бактериями Legionella pneumophila. Эти микроорганизмы обитают в воде, в том числе в жидкостях кондиционеров, в бойлерах и душевых установках, и могут быть паразитами некоторых амеб. При вдыхании человеком зараженных паров бактерии проникают внутрь легочных макрофагов – клеток, поглощающих и переваривающих патогенные организмы. Однако легионеллы поселяются в мембранных пузырьках (вакуолях), которые не сливаются с пищеварительными лизосомами, а потому не обезвреживаются макрофагами. Кроме того, они способны 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 Александр Полторак, ведущий научный сотрудник Петрозаводского государственного университета. В ответ на проникновение в цитоплазму бактерий и особенно фрагментов их клеточной стенки – липополисахаридов – в клетке активируется фермент каспаза 11. Она запускает каскад реакций, приводящих к разрыву и гибели макрофага. Таким образом, клетка жертвует собой, чтобы не допустить размножения бактерий. В случае патогенов, обитающих внутри вакуолей, запуска каспазы 11 не происходит, однако, это компенсируется иным механизмом. В его основе лежит активация макрофага интерферонами – белками, выделяемыми зараженной вирусами клеткой в качестве предупреждающего сигнала. В ответ ее соседи заранее активируют свои защитные механизмы. В случае бактериального вторжения это тоже помогает. Таков предполагаемый ранее сценарий событий. 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, последние клетка вырабатывает 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 происходит запуск специальных сенсорных путей, а макрофаг может начать полноценную борьбу. «Легионелла является удобной моделью для изучения данной группы патологий, а детальное рассмотрение механизмов ответа клетки на возбудителя инфекции позволит подобрать адекватные методы лечения», – заключает Александр Полторак. Работа выполнена сотрудниками Петрозаводского государственного университета совместно с коллегами из Университета Тафтса (США), Исследовательского центра по питанию человека и проблемам старения (США), Медицинского центра Университета Дюка (США), Осакского университета (Япония) и Медицинского института Ховарда Хьюза (США).