Мыши, лишенные надпочечников, то есть источников адреналина, все равно могут реагировать на стресс. При этом у них в крови растет концентрация остеокальцина — вещества, которое выделяют кости. Ученые показали, что остеокальцин появляется в ответ на самые разные стрессовые факторы, действует на множество тканей организма одновременно и блокирует работу парасимпатической нервной системы, то есть действует как настоящий гормон стресса. Работа опубликована в журнале Cell Metabolism.
Костную ткань можно в некотором смысле считать эндокринной железой. По крайней мере, она выделяет в кровь собственный гормон — остеокальцин, и мы уже довольно много знаем о его влиянии на организм человека и других млекопитающих. Остеокальцин нужен для нормального обмена веществ, улучшает память и выносливость. Однако до сих пор неясно, как одному гормону удается взять на себя такие разные функции и почему такой важный, казалось бы, гормон производят кости, а не настоящие эндокринные железы.
Джулиан Бергер (Julian Meyer Berger) и его коллеги из Медицинского центра Ирвинга при Колумбийском университете предложили свое объяснение феномену остеокальцина. Они считают, что он играет роль гормона стресса — это объяснение может увязать вместе все разнообразие его воздействий.
Чтобы проверить свое предположение, исследователи подействовали на мышей разными стрессовыми факторами: долгим обездвиживанием, короткими ударами током и 2,4,5-триметилтиазолином, пахучим веществом из лисьей мочи. В ответ на все эти стимулы в крови животных выросла концентрация остеокальцина.
Затем ученые создали культуру клеток костной ткани и подтвердили, что они действительно выделяют остеокальцин, причем никакие другие гормоны на этот процесс не влияют. Сигнал к клеткам приходит, судя по всему, из нервной ткани — по крайней мере, когда у мышей заблокировали передачу нервных импульсов на периферии тела, остеокальцин не появлялся в ответ на стресс.
После этого исследователи изучили, как организм мышей реагирует на остеокальцин. В течение первых минут после предъявления стрессового стимула у здоровых мышей ускорялось сердцебиение, росли уровень потребления кислорода, температура тела, количество глюкозы в крови и интенсивность обмена веществ (количество затраченных калорий). У мутантных мышей, которым ученые выключили ген остеокальцина, этот ответ на стресс был гораздо слабее. Того же эффекта исследователи добились и у здоровых мышей, когда заблокировали рецептор к остеокальцину в периферических тканях, вне центральной нервной системы. Таким образом они показали, что остеокальцин вызывает стресс-реакцию, действуя на разные органы напрямую.
Далее ученые проверили, как остеокальцин взаимодействует с периферической нервной системой. Оказалось, что работа симпатической нервной системы, которая отвечает за стресс-реакцию, не изменяется при введении гормона стресса в организм. А вот парасимпатические нейроны, наоборот, начинают работать гораздо слабее. То есть остеокальцин действует как блокатор парасимпатической нервной системы, которая отвечает за расслабление организма, и тем самым вызывает стресс-реакцию.
Наконец, исследователи проверили, достаточно ли одного остеокальцина для реакции на стресс. Для этого они использовали мышей с удаленными надпочечниками — железами, которые производят другие гормоны стресса: адреналин и кортикостероиды. Мыши, которые потеряли надпочечники, не лишились при этом способности реагировать на стресс, — в отличие от тех, у кого был выключен ген остеокальцина.
Таким образом, авторы работы подтвердили свои предположения, что гормон из костей можно рассматривать как полноценный гормон стресса: он вызывает стресс-реакцию во множестве органов одновременно, появляется в ответ на разные стимулы и не зависит от других гормонов стресса. Это объясняет разнообразие его функций: для того, чтобы выжить в стрессовой ситуации, организму требуется перераспределить ресурсы между системами органов и скорректировать работу нервной системы.
Тем не менее, стрессовая ситуация не всегда благоприятно сказывается на работе мозга: в некоторых случаях она может привести к потере бдительности.
Полина Лосева
И еще четырех видов опухолей
Британские и датские иммунологи обнаружили на цитотоксических T-лимфоцитах рецептор, узнающий одновременно три разных опухолевых антигена. Пациент, у которого были обнаружены эти Т-клетки, смог достичь полной ремиссии меланомы четвертой клинической стадии. Такое строение T-клеточных рецепторов не дает клеткам опухоли ускользнуть от противоопухолевого иммунитета. Похожие типы Т-клеточных рецепторов есть и у здоровых людей, но их роль в противоопухолевом иммунитете пока неясна. Исследование опубликовано в виде статьи в журнале Cell. Клеточная терапия онкологических заболеваний направлена на введение в организм Т-лимфоцитов, узнающих фрагменты белков опухоли, выставляемые клетками на поверхности белков главного комплекса гистосовместимости (HLA-антигенов). Она позволяет добиться ремиссии во многих случаях, при которых другие виды лечения неэффективны. Но врачи часто сталкиваются с ускользанием опухолевого клона от такого иммунитета. Иногда достаточно нескольких месяцев, чтобы опухолевые клетки перестали экспрессировать маркер, который должны были узнавать лимфоциты. Хотя большинство Т-лимфоцитов узнают один эпитоп, некоторая часть из многообразия Т-клеточных рецепторов, образующихся в процессе созревания Т-клеток, узнает не один, а сразу несколько антигенов. Такие клетки есть и у здоровых людей, и у пациентов с аутоиммунными болезнями. Рецепторы, нацеливающие иммунную систему сразу на несколько молекул-мишеней, могли бы повысить эффективность клеточной терапии. Ведь даже если с поверхности опухоли исчезнет один антиген, то иммунный ответ против второго сохранится, и лечение останется эффективным. Шаг в сторону использования этого принципа в терапии сделала группа онкологов и иммунологов из Великобритании и Дании под руководством Эндрю К. Сьюэлла (Andrew K.Sewell) из Университета Кардиффа. На протяжении последних 15 лет они занимаются клеточной терапией меланомы. В рамках клинических исследований врачи забирали у пациентов клетки крови, отбирали среди них Т-лимфоциты, тропные к меланоме, и после культивации in vitro вводили клетки обратно пациентам. В одном из исследований, проведенном в 2011-2014 годах, участвовал пациент с четвертой клинической стадией меланомы, у которого клеточная терапия позволила добиться десятилетней ремиссии болезни (обычно же медианная продолжительность жизни с момента постановки диагноза у таких пациентов не превышает года). Ученые решили детально исследовать, с какими особенностями Т-клеточного ответа это было связано. Как выяснили иммунологи, почти вся противоопухолевая активность лимфоцитов пациента была связана одним лимфоцитарным клоном (его обозначили MEL8), который реагировал in vitro не только на меланому, но и на клетки острого миелолейкоза, опухоли молочной, предстательной и поджелудочной железы от других пациентов с таким же типом HLA-антигена (гаплотип HLA A*02:01, наиболее распространенный в мире). Это было неожиданно, ведь рецепторы этих Т-клеток чувствительны к белку мелану A, специфичному для меланоцитов и происходящих от них опухолей (включая меланому). Авторы создали библиотеку из 936 миллиардов декапептидных последовательностей и оценили in silico сродство рецепторов MEL8 к олигопептидам, связанным с HLA A*02:01. Такой скрининг позволил отобрать 500 пептидов, представленных в протеоме человека. Три из них — участки белков мелана А, BST2 и IMP2 — имели сродство к Т-клеточному рецептору MEL8 in vitro и при этом экспрессировались меланомой. У всех трех декапептидных последовательностей нашлась гомология и на уровне аминокислотной последовательности, и на уровне третичной структуры, что было подтверждено рентгеноструктурным анализом. Т-клетки, у которых есть рецепторы, тропные одновременно к мелану А, IMP2 и BST2, были обнаружены у здоровых добровольцев и у одного пациента с хроническим лимфолейкозом, но их количество было невелико. Обнаруженный вид поливалентного рецептора можно использовать и для лечения других пациентов: исследователи секвенировали последовательность Т-клеточного рецептора и трансдуцировали этой последовательностью другие линии лимфоцитов в рамках своих экспериментов. Следовательно, есть предпосылки для создания эффективной клеточной терапии опухолей или противоопухолевой вакцины. Впрочем, пока невозможно говорить, насколько безопасной было бы такое лечение, ведь исследование британских и датских ученых основано лишь на единичных наблюдениях пациентов с опухолями. Кроме того, распознавание эпитопов Т-клеточным рецептором зависит от варианта HLA.антигена, имеющегося у данного конкретного человека, и распространенность полимодальных Т-клеточных рецепторов у носителей разных вариантов HLA может отличаться. Даже сильного иммунного ответа против клеток меланомы может оказаться недостаточно для победы над болезнью — на эффективность лечения могут влиять такие факторы, как уровень тестостерона.