Об этом говорят результаты экспериментов, проведенных биологами Университета Тафтса

Об этом говорят результаты экспериментов, проведенных биологами Университета Тафтса

Воздействие на электрические потенциалы соматических клеток может усилить, либо, наоборот, понизить сопротивляемость организма жизнеугрожающим инфекциям. К таким выводам пришли исследователи из Университета Тафтса в результате серии экспериментов, отчет о которых опубликован в Nature Regenerative Medicine. Как отмечают авторы статьи, им впервые удалось установить связь между функциями иммунной системы и биоэлектрическими процессами в клетках, не являющихся частью нервной системы. Полученные данные имеют большое значение для развития новых подходов к лечению инфекционных и аутоиммунных заболеваний.

Врожденный иммунитет представляет собой первую линию защиты организма от инфекций, отдельные его составляющие играют важную роль в процессах регенерации тканей организма. Связь между врожденными иммунитетом и регенерацией - относительно новая и быстро растущая область научных исследований.

В исследовании использовались личинки гладкой шпорцевой лягушки Xenopus laevis, зараженные патогенным штаммом бактерии E.coli, единственным механизмом защиты животных против инфекции был врожденный неспецифический иммунитет. В отсутствие вмешательства смертность среди инфицированных головастиков достигала 50-70%. Чтобы изучить связь между биоэлектрическими процессами и активностью иммунной системы, ученые вводили животным различные химические соединения, в том числе известные лекарственные препараты, обладающие поляризующими либо деполяризующими свойствами.

Как выяснилось, деполяризация (сокращение отрицательного заряда внутренней стороны мембраны) клеток существенно повышала шансы животных на выживание. В частности, применение такого деполяризующего соединения, противопаразитарный препарат ивермектин увеличивало количество успешно переживших инфекцию личинок на 32%. Чтобы исключить прямое воздействие применяемых химических соединений на жизнеспособность патогенных бактерий, исследователи добились деполяризации клеток другим путем: животным вводили мРНК, кодирующие определенные белки ионных каналов, способствующие снижению мембранного потенциала. Эта манипуляция также позволила увеличить выживаемость. В свою очередь, введение мРНК, кодирующих белки, способствующие гиперполяризации клеток, а также химических соединений с аналогичным эффектом привело к снижению выживаемости в среднем на 20%. Применение любых деполяризующих агентов было связано с увеличением активности лейкоцитов в тканях головастиков.

Анализ экспрессии генов в деполяризованных и гиперполяризованных клетках головастиков подтвердил, что изменения мембранных потенциалов влияют на большое количество генов, связанных с иммунной системой. Кроме того, сила иммунного ответа зависела и от серотониновой регуляции: антидепрессант флуоксетин, селективный ингибитор обратного захвата серотонина, не обладающий поляризующими свойствами, снижал защитный эффект деполяризации клеток. Еще одно неожиданное наблюдение ученых заключалось в том, что к активизации иммунного ответа, которая выражалась в мобилизации макрофагов и повышении выживаемости инфицированных головастиков, приводило травматическое воздействие - ампутация хвостовой почки. «Компоненты врожденного иммунитета играют важную роль в процессах регенерации, однако наше исследование показывает, что существует и обратная, не менее важная сторона этого отношения - регенерация стимулирует иммунную систему», - отмечает один из соавторов исследования Жан-Франсуа Паре (Jean-Francois Pare).

Авторы исследования намерены воспроизвести полученные результаты на млекопитающих, после этого ученые планируют установить, какие именно типы клеток являются связующим звеном между биоэлектрическими процессами и врожденным иммунитетом, каким образом изменение клеточных потенциалов влияет на активность патогенных бактерий, и какую роль в этих взаимодействиях играет микробиом организма.