Медицина

Найдена связь между дефектами стволовых клеток и аутоиммунными заболеваниями

NIH Image Gallery/Flickr, Manu5/Wikimedia Commons

Российские ученые показали, что при заболеваниях иммунитета из-за нарушений в специализации стволовых клеток появляются каталитически активные антитела — соединения, способные разлагать важные для организма биомолекулы. Результаты выполненного при поддержке РНФ исследования были представлены на III Всероссийском конгрессе «Аутоиммунные и иммунодефицитные заболевания».

Первые каталитически активные антитела, или абзимы, были созданы искусственно. По структуре они похожи на природные антитела (специальные белки, которые иммунная система животных использует для защиты от бактерий, вирусов и других чужеродных агентов), но служат для ускорения, или катализа, органических реакций.

Уже после искусственного получения абзимов выяснилось, что в природе они тоже существуют. Их обнаружили в крови людей с заболеваниями иммунной системы и некоторыми вирусными заболеваниями: системной красной волчанкой, рассеянным склерозом, вирусным гепатитом, СПИДом и другими. Роль абзимов в организме пока не полностью ясна, но некоторые из них могут быть полезны. Например, они ускоряют гидролиз (разложение водой) белков и ферментов вируса иммунодефицита человека и замедляют тем самым развитие СПИДа. Большинство же известных абзимов участвует в разложении ДНК, РНК, белков, полисахаридов и других важных для организма молекул. Возможно, такая опасная каталитическая активность — один из механизмов развития заболеваний иммунитета.

В новой работе биохимики из Института химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения РАН исследовали эти антитела у двух экспериментальных групп мышей с заболеваниями иммунитета. У первой группы была модель системной красной волчанки — неизлечимого аутоиммунного заболевания человека. При этой болезни от атаки иммунитета на нормальные клетки организма страдают все соединительные ткани. Наблюдаются патологии сердечно-сосудистой системы, суставов, нервной системы, кожи, крови, почек и других органов (нередко — одновременно у одного и того же пациента). Вылечить заболевание невозможно, но современное лечение позволяет жить с ним десятки лет. В мире от системной красной волчанки страдают миллионы людей: на каждые 100 000 населения приходится от 50 до 250 случаев.

Мыши из второй группы были предрасположены к развитию экспериментального аутоиммунного энцефаломиелита. Эту линию использовали как мышиную модель рассеянного склероза у человека. Рассеянный склероз — еще одно опасное аутоиммунное заболевание, которым страдают более двух миллионов человек в мире. Он поражает преимущественно людей молодого и среднего возраста, от 15 до 40 лет. У больных разрушается защитная белковая оболочка нервных волокон, в том числе нейронов головного мозга, из-за чего нарушаются функции многих систем организма — от зрительной до мочеполовой. В итоге болезнь приводит к параличу. Инвалидность можно отсрочить поддерживающей терапией, но средств для полного излечения пока нет.

В обоих экспериментах ученых интересовало то, как с течением болезни меняется количество абзимов и их каталитическая активность, а также какие изменения происходят в дифференцировке стволовых клеток костного мозга, то есть процессе специализации и превращения в разные типы клеток крови и иммунной системы. Уже давно существовала гипотеза, что изменения профиля специализации, когда нарушается нормальное соотношение между кровяными и иммунными клетками разных типов, связаны с заболеваниями иммунитета. Однако эта связь не была подтверждена экспериментально.

В исследовании мышей с моделью системной красной волчанки выяснилось, что уже в самом начале болезни в крови повышается уровень каталитически активных тел, разлагающих ДНК, белки и другие важные молекулы. Одновременно с этим у мышей меняется профиль специализации стволовых клеток костного мозга. С развитием болезни и ее переходом к острой фазе он меняется еще раз, причем параллельно активность абзимов в крови мышей резко возрастает. Таким образом, два процесса: нарушения в профиле дифференцировки стволовых клеток и появление абзимов — связаны между собой. Экспериментально эту связь удалось показать впервые.

У мышей с моделью рассеянного склероза в обычных условиях заболевание развивается медленно. Чтобы провести исследование, ученые иммунизировали часть животных белком MOG, то есть ввели им это вещество. MOG соответствует основному белку миелина, который служит «изоляцией» нервов у человека и млекопитающих. Ученые подтвердили, что у мышей со спонтанным развитием экспериментального аутоиммунного энцефаломиелита (аналога рассеянного склероза), как и при системной красной волчанке, в крови постепенно накапливались абзимы. У мышей, которые дополнительно прошли иммунизацию белком MOG, процесс шел быстрее, а активность абзимов была выше. Уже через 6–7 дней после введения MOG у них резко увеличилась каталитическая активность абзимов, разлагающих MOG, основной белок миелина и ДНК. А на 18–20 день началась острая фаза болезни. У мышей без предрасположенности к аутоиммунным заболеваниям активность абзимов нарастала медленнее и в итоге была в 40–70 раз ниже, несмотря на иммунизацию. В этом случае исследователям удалось продемонстрировать, что появление и рост активности абзимов совпадали с двумя другими патологическими процессами: с сильными изменениями специализации стволовых клеток костного мозга и с повышением количества лимфоцитов, производящих антитела, в различных органах мышей.

«Результаты показали, что начало и развитие обоих заболеваний связаны со специфическими сходными изменениями профилей дифференцировки стволовых клеток костного мозга, — подчеркивает соавтор работы Георгий Невинский из Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН. — И мы можем быть уверены, что именно отсутствие изменений в дифференцировке стволовых клеток костного мозга отличает здоровых мышей от животных с аутоиммунными заболеваниями. Количество абзимов у здоровых мышей при их иммунизации разными антигенами тоже возрастает из-за более высокого уровня пролиферации лимфоцитов в различных органах, но изменений профиля дифференцировки стволовых клеток костного мозга не происходит, и аутоиммунные заболевания не развиваются».

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

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.