Иммунная система и жировые тромбы помогли тлям заклеить пробоину в доме
Мелкие азиатские тли Nipponaphis monzeni защищают свою колонию от хищников, рискуя собственной жизнью: тли-«камикадзе» с существенным риском для себя бросаются к отверстию на галле, в котором они живут, и выбрасывают жирную жидкость, которая быстро сворачивается и затягивает отверстие. Статья ученых, проанализировавших химический состав этой жидкости, опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Самопожертвование в интересах группы встречается у многих социальных видов насекомых, например, у взрывающихся муравьев Colobopsis explodens, которые таким образом атакуют хищников. Социальные тли Nipponaphis monzeni живут в галлах на листьях дистилиума кистевидного (Distylium racemosum) и когда хищники (например, личинки чешуекрылых) проделывают в стенке галла отверстие, тли-солдаты отправляются защищать колонию.
Для этого множество тлей резко выбрасывают из своего тела и перемешивают ногами богатую жирами жидкость, которая быстро сворачивается и закрывает таким образом отверстие — при этом тли могут как случайно остаться с неправильной стороны галла, так и насмерть увязнуть в массе защитной жидкости.
Маяко Куцукаке (Mayako Kutsukake) и Такема Фукацу (Takema Fukatsu) из Национального института науки и технологий в Цукубе вместе с коллегами проанализировали биохимический состав этой жидкости, получив ее из тлей-солдат, помещенных в солевой раствор. Они обнаружили в ней крупные и ранее никем не описанные клетки с липидами, похожие на гемоциты, аминокислоту тирозин, фермент фенолоксидазу, превращающую тирозин в меланин, и содержащий повторы белок RCP, который формирует основу тромба, возникающего на месте пробоины в галле. Ученым также удалось воспроизвести процесс формирования тромба in vitro.
«После пробития стенки галла солдаты собираются в месте разрыва и массово выбрасывают из своих тел жидкость. Крупные гемоциты разрушаются и выпускают капли жиров, которые быстро формируют жировой тромб, а фенолоксидаза превращает тирозин в хиноны, которые соединяют белок RCP и другие макромолекулы, чтобы усилить тромб и закрыть пробоину», — пишут ученые.
Таким образом, отмечают авторы, тли Nipponaphis monzeni, похоже, научились объединять индивидуальную реакцию иммунной системы особей (аналогичным образом защитные тромбы формируются при повреждении тела насекомого) в мощное средство коллективной защиты от хищников. Дальнейшее изучение иммунной системы тлей, в том числе и других видов, и их общественно значимого поведения поможет лучше понять, как именно появилась такая изящная защитная реакция.
Не все виды насекомых готовы идти на подобное самопожертвование, потому что это, конечно, невыгодно для конкретной особи. Так, финские ученые выяснили, что личинкам соснового пилильщика действительно выгодно не участвовать в коллективной отрыжке, с помощью которой они защищаются от хищников, — у личинок, которые не помогают коллективу защититься, повышается вероятность дожить до стадии куколки.
Ольга Добровидова
Благодаря лекарствам гормоны перестали мешать иммунитету бороться с опухолью
Японские ученые описали механизм, благодаря которому лекарства, блокирующие работу эстрогенов, подавили развитие опухолей, не имеющих альфа-рецепторов к эстрогенам. Анализ данных от пациенток с трижды негативным раком молочной железы и эксперименты на мышах показали, что антиэстрогенные препараты снижают иммуносуппрессивное действие эстрогенов в отношении противоопухолевых цитотоксических лимфоцитов. Использование антиэстрогенных препаратов у мышей с опухолями, нечувствительными к эстрогенам, помогло замедлить рост опухолей. Исследование опубликовано в журнале British Journal of Cancer. Эстрогены называют женскими половыми гормонами, но они влияют не только на созревание и работу женской половой системы, но и практически на все органы и системы мужского и женского организма, включая мозг, эпителии, костную ткань и иммунную систему. В эпителиальных клетках молочных желез и женской половой системы есть альфа-рецепторы к эстрогенам, регулирующие рост и дифференцировку в разные фазы менструального цикла. Такие же рецепторы есть и во многих опухолевых клетках: примерно три четверти раков молочной железы экспрессируют альфа-рецепторы, а блокада рецепторов и блокада выработки эстрогенов лежат в основе лечения пациенток (и пациентов). В течение последних 30 лет появляются наблюдения, согласно которым опухоли молочной железы, не экспрессирующие альфа-рецепторы, иногда тоже реагируют на лечение антиэстрогенными препаратами, но механизм этого феномена оставался неясен. Иммунологи и биоинформатики из Университета Хоккайдо во главе с Кэн-итиро Сэйно (Ken-ichiro Seino) описали механизм действия антиэстрогенных препаратов на опухоли, лишенные альфа-рецепторов. Для начала они оттолкнулись от датасета TCGA, в котором содержалась информация о транскриптоме трижды негативного рака молочной железы у 171 пациентки. Ученые выяснили, что чем выше активность гена HSD17B1 в опухоли (ген кодирует фермент, превращающий малоактивный гормон эстрон в активный гормон эстрадиол), тем меньше в опухолевых массах цитотоксических Т-лимфоцитов (r = −0,299, p = 0,00006). У пациенток с высокой экспрессией фермента болезнь протекала агрессивнее. Ученые смоделировали на мышах, как влияет высокий уровень эстрогенов на противоопухолевый иммунитет. Они вводили самкам мышей опухолевые клетки из двух линий, не имеющих альфа-рецепторов к эстрогенам (мышиный трижды негативный рак молочной железы и мышиный колоректальный рак). Половине животных ученые удалили яичники перед введением клеток. У таких мышей уровень эстрогенов был ниже, чем в контрольной группе, но выживаемость была лучше, а опухоли росли медленнее. Если мышам с опухолями и нормально функционирующими яичниками вводить препараты, подавляющие образование эстрогенов (анастрозол) или блокирующие альфа-рецепторы (тамоксифен, фульвестрант), то количество цитотоксических лимфоцитов в опухоли становилось выше, причем эффект не был связан с дополнительными рецепторами к гормонам, которые часто обнаруживают у трижды негативного рака. Лимфоциты, инфильтрирующие опухоль, становились активнее под действием лекарств: в опухоли повышался уровень интерферона гамма и цитотоксических молекул, вырабатываемых активированными лимфоцитами. Когда ученые попытались лечить мышей с трижды негативным раком молочной железы комбинацией химиопрепаратов и фульвестранта, то добавление антиэстрогенной терапии снижало скорость прогрессирования опухоли в 2,5-5 раз. Эксперименты на культуре клеток показали, что активация рецепторов к эстрогенам на лимфоцитах снижает их противоопухолевую активность — подавляет выработку клетками интерлейкина второго типа и активность сигнального пути JAK-STAT (о том, какое отношение он имеет к воспалению, мы рассказывали на примере мышечной ткани). Работа ученых из Университета Хоккайдо показывает: если у давно известного лекарства нет мишени в опухолевых клетках, то это не значит, что лекарство не будет эффективным. Плейотропные эффекты антигормональных препаратов могут быть полезны в иммуноонкологии, но пока рано говорить о том, что связь между эстрогенами и противоопухолевым иммунитетом окончательно расшифрована (в ряде случаев она, видимо, и вовсе работает в противоположном направлении). Тем не менее некоторые антиэстрогенные препараты уже целенаправленно исследуют в лечении эстрогеннегативных опухолей. В онкологии много примеров, когда врачи извлекают пользу из лекарства, которое на первый взгляд не должно было работать. Один из самых ярких примеров — талидомид, у которого в последнее время находят все больше положительных эффектов. О нелегкой судьбе соединения читайте в материале «Готов искупить».