«Древовидные» клетки иммунитета помогут бороться с хроническими инфекциями

Дендритные клетки, получившие свое название из-за множества отростков, напоминающих крону дерева, первыми «знакомятся» с возбудителями бактериальных и вирусных заболеваний. Теперь ученые показали, что их можно использовать для лечения вирусных хронических инфекций, например, лимфоцитарного хориоменингита, которым грызуны могут заразить человека. В ходе экспериментов с мышами было выявлено, что определенный тип дендритных клеток помогает активировать ослабленную иммунную систему для борьбы с затяжным заболеванием. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Cell Reports.

Т-лимфоциты — особый тип иммунных клеток — вырабатываются в организме человека в ответ на вирусную инфекцию. Они борются с возбудителями заболевания, выделяя особые молекулы, а те разрушают зараженные клетки, внутри которых вирусы размножаются. Кроме того, особая разновидность Т-лимфоцитов обеспечивает клеточную «память» — благодаря ей иммунная система быстро узнает и уничтожает возбудителей, встречающихся повторно. Однако при хронических инфекциях, например ВИЧ-1 или герпесе, вирус остается в организме человека длительное время — иногда десятки лет. В этом случае Т-лимфоциты, постоянно встречаясь с угрозой, «ослабевают» и частично утрачивают способность бороться с ней, из-за чего их называют истощенными. Причина такого истощения заключается в том, что на поверхности Т-лимфоцитов становится больше специальных рецепторов, через которые поступают сигналы, подавляющие активность этих клеток.

Исследования показывают, что активировать истощенные Т-лимфоциты помогают дендритные клетки — особый тип иммунных клеток, которые первыми выявляют патоген и «приносят» Т-лимфоцитам его кусочки, например, белки с поверхности, чтобы те наверняка распознали инфекцию. Однако существует несколько типов дендритных клеток, различающихся между собой рецепторами на поверхности, и то, насколько эффективен каждый из этих вариантов клеток, до сих пор не было изучено.

Международная группа исследователей из Института вычислительной математики имени Г. И. Марчука РАН (Москва) и Университета имени Помпэу Фабра (Испания) сравнили два типа дендритных клеток — XCR1+ и SIRPα+ — по способности активировать Т-лимфоциты при хронической вирусной инфекции. XCR1+ и SIRPα+ отличаются тем, что несут разные рецепторы на поверхности, то есть молекулы, которые способны распознавать Т-лимфоциты, и, следовательно, разными способами взаимодействуют с иммунными клетками. В качестве возбудителя заболевания авторы выбрали вирус лимфоцитарного хориоменингита, широко распространенный среди хомяков, крыс и мышей. У грызунов инфекция часто протекает бессимптомно, но при передаче человеку она вызывает у того лихорадку, сильную головную боль, а в тяжелых случаях — повреждение нервной системы.

Лабораторным мышам вводили препарат из вирусных частиц в низкой (всего 200 частиц) или высокой (2 миллиона частиц) дозах. В первом случае у животных развивалась острая инфекция, с которой иммунитет справлялся достаточно быстро, а во втором — хроническая. Спустя 30 дней ученые определяли количество Т-лимфоцитов и дендритных клеток в крови животных. Оказалось, что при хронической инфекции уровень XCR1+ дендритных клеток был почти в два раза выше, чем у быстро переболевших и здоровых мышей из контрольной группы. При этом количество клеток SIRPα+ было в десять раз меньше. Это указывает на то, что именно XCR1+ активно работают при хроническом заболевании и активируют Т-лимфоциты. Следовательно, этот тип дендритных клеток можно использовать при комбинированной иммунотерапии для усиления противовирусного ответа.

Чтобы доказать, что XCR1+ дендритные клетки действительно можно использовать для активации иммунитета, авторы искусственно стимулировали у мышей с хронической инфекцией выработку XCR1+ дендритных клеток, увеличив их уровень примерно на порядок. Оказалось, что вслед за числом дендритных клеток существенно возросла активность Т-лимфоцитов, что привело к значительному снижению количества вирусных частиц в селезенке, печени и легких мышей.

«Наше исследование показало, что XCR1+ дендритные клетки можно использовать в качестве компонента комбинированной терапии для лечения различных хронических вирусных инфекций. Это поможет бороться с заболеваниями, с которыми иммунная система продолжительное время не может справиться сама. Сейчас на основе полученных данных мы разрабатываем математическую модель, описывающую регуляцию Т-клеточного иммунного ответа при хронических инфекциях. Она будет полезна для проектирования оптимальных режимов иммунотерапии», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Геннадий Бочаров, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник ИВМ имени Г. И. Марчука РАН, профессор кафедры математики, механики и математического моделирования Первого Московского государственного медицинского университета имени И. М. Сеченова (Москва).