Раскрыта загадка столетней давности: зачем млекопитающим пучковые клетки

Долгое время назначение пучковых клеток, разбросанных по всему организму млекопитающих, оставалось покрыто мраком. За последние несколько лет ряд исследовательских работ наконец приоткрыли завесу тайны и показали, что вышеупомянутые клетки совершенно необходимы в иммунных реакциях, при регенерации и созревании Т-клеток. Впрочем, как и для формирования рака толстой кишки. Обзорная статья на столь полезные и загадочные клетки вышла в журнале Science.

Пучковые клетки были обнаружены на гистологических срезах кишечника еще в 1920-х годах, но с тех пор и до недавнего времени их функция оставалась одной из загадок медицины. Эти клетки луковицеобразной формы с плюмажем из щетинок несут те же хеморецепторы, что и вкусовые сосочки языка, и расположены практически в каждой сколь угодно малой полости тела: в кишечнике, легких, поджелудочной железе, желчном пузыре, мочеиспускательном канале, носовых ходах, тимусе. Только подумайте: для чего клетке, скажем, желчного пузыря чувствительность к сладкому или соленому?

Началось все с того, что спустя два года после защиты докторской диссертации Майкл Ховитт, иммунолог Стэнфордского университета в Пало-Альто, исследовал потенциальные взаимодействия между клетками кишечника и бактериями. В ходе изысканий Ховитт случайно обнаружил, что зараженные Tritrichomonas muris кишечники несли примерно в 20 раз больше пучковых клеток, чем здоровые. При подселении микробов к пучковым клеткам с атрофированной способностью реагировать на стимулы концентрация клеток не менялась. А значит, рост популяции пучковых клеток в мышиных кишечниках был естественной защитной реакцией на заражение среды бактериями.

Ричард Локсли, иммунолог медицинского центра UCSF, и его коллеги пытались разгадать, какие клетки в кишечнике ответственны за экспрессию интерлейкина-25 (IL-25) — центрального белкового сигнала аллергий немедленного типа и паразитических инвазий. Исследовательская группа генетически модифицировала клетки кишечника так, что любая клетка, экспрессирующая IL-25, синтезировала бы красный флуоресцентный белок. Таким образом ученые обнаружили пучковые клетки, сияющие ярко-красным под лучами флуоресцентного микроскопа.

Команда ученых из Франции наблюдала способность пучковых клеток руководить защитной реакцией кишечника против паразитов — «weep and sweep». В ответ на «новоселье» бокаловидные клетки кишечника выделяют большой объем слизи, а гладкие мышцы интенсивно сокращаются, как бы выдавливая нежданного гостя из желудочно-кишечного тракта. Как оказалось, процесс запускается IL-25, который синтезируют пучковые клетки, «учуяв» выделяемые чужаком молекулы сукцината.

Однако на этом функции пучковых клеток в организме млекопитающих не заканчиваются. В носовых ходах пучковые клетки в ответ на патоген активировали выработку бактерицидных белков, а также посылали сигнал на остановку вдоха в дыхательный центр — полезная адаптация для тех, кто любит совать нос в грязные дела. В кишечнике мышей пучковые клетки заправляли регенерацией тканей при индуцированном колите. В мочевом пузыре вышеупомянутые клетки запускали процесс мочеиспускания. А в тимусе — органе, «воспитывающем» Т-клетки иммунной системы, — участвовали в негативной селекции Т-клеток, предотвращая развитие аутоиммунных заболеваний.

Несмотря на все преимущества обладания такими клетками, результаты показали, что и у них есть свои промахи: пучковые клетки могут способствовать развитию опухолей. В исследовании 2014 года Тимоти Ван, исследователь гастроэнтерологических форм рака при медицинском центре Колумбийского университета, и его коллеги изучали пучковые клетки, у которых был удален ген-супрессор опухолей APС. При индуцированном колите мутантные пучковые клетки начинали беспорядочно размножаться, формируя опухоли толстого кишечника.

Другая работа намекает на то, что пучковые клетки дыхательной системы управляют такими состояниями, как астма, воспаление пазух и носовые полипы, путем высвобождения тех же иммуностимулирующих молекул, которые запускают защиту от паразитов.

Подводя достигнутые на сегодня результаты, эпителиальные пучковые клетки — это стражи порядка, координирующие защитные реакции во многих органах тела. Помимо прочего, они участвуют в заживлении ран, созревании клеток иммунной системы, а иногда и образовании злокачественных опухолей.

До сих пор клетки не открыли все свои тайны. Какие молекулы патогенов они регистрируют и какие рецепторы запускают пути внутриклеточного сигналлинга, пока остается загадкой. Еще рано говорить о том, сыграют ли пучковые клетки ключевую роль в медицине будущего, но в любом случае новые открытия развеяли старое представление об этих клетках, как о каверзных вопросах, которыми профессора подлавливают студентов-медиков на зачетах.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.