Гибриды Т- и В-клеток привели к развитию диабета первого типа
Американские исследователи нашли в крови пациентов с диабетом первого типа гибридные клетки, имеющие признаки как Т-, так и В-клеток. Оказалось, что эти гибриды несут пептид, который может приводить к развитию диабета. Статья опубликована в Cell.
B- и T-лимфоциты — центральная часть адаптивного иммунитета. Его отличительная особенность заключается в том, что клетки с высокой специфичностью узнают и уничтожают патогены и могут «запоминать» эту встречу. Рецепторы Т- и B-клеток похожи: они имеют константную и вариабельную часть, которые образуются в результате комбинации участков их генов. За счет такого комбинирования потенциально у этих клеток есть рецепторы к любому антигену, в том числе и к молекулам своего организма (аутоантигенам). Обычно такие аутореактивные лимфоциты отсеиваются в ходе их развития, в ином случае они становятся причиной аутоиммунных заболеваний.
В большинстве случаев до сих пор не понятно, какой аутоантиген вызывает активацию аутореактивных клеток. При диабете первого типа инсулин является таким аутоантигеном. Обычно лимфоциты узнают участок антигена, связанный с MHC II — главным комплексом гистосовместимости второго класса, который несут специальные антиген презентирующие клетки. Интересно, что MHC II плохо связывается с нормальным инсулином, а его измененная форма (мимотоп) делает это намного лучше. Однако такой измененный инсулин до сих пор не нашли in vivo.
Американская группа исследователей при помощи проточной цитофлуориметрии и секвенирования РНК одиночных клеток обнаружила в крови пациентов с диабетом первого типа гибридные лимфоциты. Они несут функциональные как Т-клеточный, так и B-клеточный рецепторы и, вероятнее всего, связаны с развитием заболевания. Определив последовательность аминокислот в вариабельном участке B-клеточного рецептора гибридов, исследователи нашли в его составе пептид (x-Id). Он хорошо связывается с MHC II и таким образом стимулирует деление и активацию аутореактивных Т-клеткок из крови этих же пациентов.
Авторы статьи получили иммортализованную клеточную линию на основе выделенных гибридов для дальнейшего изучения. Обычно антитела, синтезируемые В-клетками, имеют такой же вариабельный участок, что и рецептор. Ученые подтвердили, что антитела гибридов также несут x-Id и могут из-за этого активировать аутореактивные Т-клетки.
Исследователи сконструировали комплекс из четырех молекул MHC II, в одном случае связанных с x-Id, в другом — с мимотопом инсулина. Такие конструкции активировали одни и те же популяции аутореактивных Т-клеток. Значит, пептид x-Id действительно способен стимулировать деятельность атакующих поджелудочную железу Т-лимфоцитов. Таким образом, авторы статьи описали популяцию гибридных лимфоцитов, которые приводят к развитию диабета первого типа. В дальнейших исследованиях они хотят определить, как появились такие клетки и с какими антигенами могут связываться их рецепторы.
Иммунная система не перестает удивлять: она помогает мелким азиатским тлям защищать свое жилище от хищников. Что касается диабета: в прошлом году ученые предложили выделять не два, а пять типов этого заболевания.
Екатерина Харыбина
Ее произвели макрофаги в верхнем шейном нервном узле
Немецкие и американские исследователи пришли к выводу, что расстройства сна при хронических заболеваниях сердца связаны с нарушением симпатической иннервации шишковидного тела, вырабатывающей мелатонин, связанными с сердцем провоспалительными иммунными клетками. Публикация об этом появилась в журнале Science. У людей и других млекопитающих смену периодов сна и бодрствования контролирует секреция мелатонина, синхронизированная с 24-часовым циклом смены дня и ночи на Земле. Этот гормон вырабатывает шишковидное тело (эпифиз), расположенное в надталамической области головного мозга, в ответ на уровень симпатической иннервации из верхнего шейного узла. Помимо эпифиза и некоторых других органов этот узел иннервирует и сердце. Известно, что при хронических сердечных заболеваниях зачастую снижается уровень мелатонина и возникают сопутствующие нарушения сна, которые негативно сказываются на течении болезни и качестве жизни пациента. Механизмы этого явления изучены не были, при этом они могли бы дать почву для разработки новых методов лечения. Чтобы разобраться в этом вопросе, сотрудники различных научных центров Германии и США под руководством Штефана Энгельхардта (Stefan Engelhardt) из Мюнхенского технологического института изучили посмертные препараты эпифизов семи человек с кардиологическими заболеваниями и девяти без них. Оказалось, что при болезнях сердца значительно снижена плотность аксонов (то есть иннервация) в этой железе. Выяснив это, авторы работы перешли к экспериментам на мышах с двумя искусственно вызванными заболеваниями сердца: перегрузкой левого желудочка давлением путем хирургического сужения аорты и сердечной недостаточностью с сохранной фракцией выброса. Уровень мелатонина у таких животных был снижен, что сопровождалось нарушениями циркадианных ритмов. Генетическая маркировка помогла выявить у них резкое снижение симпатической иннервации эпифиза без нарушения его внутренней структуры и анатомического окружения. Морфометрическое и гистологическое исследование верхнего шейного узла продемонстрировало его значительную гипертрофию с замещением фиброзной соединительной тканью, что свидетельствует о тяжелом, возможно необратимом повреждении органа. Аналогичные изменения исследователи увидели на посмертных препаратах верхних шейных узлов кардиологических пациентов — рубцовая ткань замещала до 70 процентов их объема. При этом степень поражения узла значительно коррелировала со степенью ремоделирования миокарда в результате заболевания. Это подтвердили у живых пациентов с помощью УЗИ, а также обнаружили у них связь размеров верхнего шейного узла с фракцией выброса (функциональным показателем сердечной деятельности). После этого авторы работы выполнили секвенирование РНК одиночных клеток и ядер верхнего шейного узла мышей с кардиологическими заболеваниями, а также иммуногистохимическое окрашивание разных пулов его клеток и нервных связей с эпифизом. Выяснилось, что симпатическая иннервация железы значительно снижалась еще до декомпенсации сердечной недостаточности, и что при этом узел инфильтрирован провоспалительными макрофагами. В нервных узлах, не иннервирующих сердце, подобной инфильтрации не наблюдалось, уровни биомаркеров общего воспаления повышены не были, что свидетельствует о связи этих макрофагов именно с заболеванием сердца. Схожую картину удалось пронаблюдать и в посмертных образцах кардиологических пациентов. Транскриптомное профилирование межклеточных взаимодействий в верхнем шейном узле мышей на ранних стадиях болезни сердца показало, что сильнее всего нарушены связи между макрофагами и симпатическими нейронами, иннервирующими шишковидное тело. Еженедельные инъекции ингибитора макрофагов клодроната в этот узел сразу после операции по сужению аорты предотвращали денервацию железы и снижение уровня мелатонина. Эксперименты по совместному выращиванию клеток на питательной среде, подтвердили, что центральную роль в гибели симпатических нейронов играют активированные провоспалительные макрофаги. В 2020 году французские ученые обнаружили, что если люди засыпают позже привычного времени, то во время сна и на следующий день пульс у них значительно превышает норму. То же происходит и при засыпании на более чем полчаса раньше обычного, однако пульс при этом возвращается к норме уже через несколько часов сна. Годом позже британские исследователи показали, что с наименьшим риском сердечно-сосудистых заболеваний связан отход ко сну между 22 и 23 часами.