Новые иммунные клетки восстановили поврежденные отростки нейронов

Новый тип иммунных клеток участвует в восстановлении повреждений оптического нерва и спинного мозга — говорится в исследовании, опубликованном в журнале Nature Immunology. Эти клетки похожи на незрелые нейтрофилы и их инъекции способны восстанавливать поврежденные отростки нейронов, выбрасывая белки-факторы роста. Исследователи считают, что новый тип нейтрофилов способен помочь в лечении неврологических заболеваний.

Многие заболевания центральной нервной системы связаны с ее слабой способностью к восстановлению поврежденных аксонов — длинных отростков нервных клеток. С повреждением аксонов и смертью нервных клеток связаны рассеянный склероз, травмы головного и спинного мозга, а также глаукома и ишемические повреждения глаза.

Одно из направлений терапии таких состояний — усиление локального иммунного ответа на повреждение клеток центральной нервной системы. Для этого используют зимозан — экстракт клеточной стенки грибов. Это вещество вызывает иммунный ответ, направленный на спасение аксонов зрительного нерва, однако скорее смягчает повреждения, а не нивелирует их. Недавно действующее вещество зимозана обнаружили на поверхности иммунных клеток в месте повреждения. Однако пути воздействия зимозана на иммунные клетки и восстановление отростков нейронов не были изучены до сих пор.

Биологи из медицинского центра Уэкснер Университета штата Огайо под руководством Эндрю Саса (Andrew R. Sas) и Кевина Карбаджала (Kevin S. Carbajal) исследовали процессы регенерации оптического нерва после инъекций зимозана. Для этого они хирургическим путем нарушили оптические нервы мышей, вкололи им зимозан и изучили состав клеток во время восстановления.

Оказалось, что в каждый исследованный момент времени после инъекции в месте повреждения больше всего миелоидных клеток: нейтрофилов и моноцитов. Эти иммунные клетки участвуют в воспалении: нейтрофилы — небольшие юркие клетки, которые проникают в ткани и поглощают патогены, а моноциты — довольно крупные, редкие, способны выделять иммунные факторы и тоже фагоцитируют вредоносные частицы. Чтобы исследовать функцию нейтрофилов, которых было больше в первые три дня, ученые «заблокировали» их при помощи антител для белков, которые синтезируются на мембране зрелых нейтрофилов. Неожиданно эта блокада не понизила, а повысила количество регенерирующих аксонов на всех стадиях (p < 0,01).

Соотношение типов клеток вокруг повреждения также сдвинулось: между третьим и седьмым днями исследователи обнаружили другую субпопуляцию миелоидных клеток, которые выделяли фактор Ly6G. У этих клеток было кольцевидное ядро и по белковому составу они были похожи на незрелые нейтрофилы.

Тогда ученые выделили все клетки после обработки антителами и провели транскриптомный анализ: получили из клеток всю РНК, чтобы узнать, какие гены в ней работают. Оказалось, что эти нейтрофилы Ly6G не относятся ни к одному известному типу по работе характеристических генов.

Выделенные клетки Ly6G ученые инъецировали мышам с поврежденным оптическим нервом, чтобы проверить, как донорские нейтрофилы повлияют на восстановление отростков нейронов. Оказалось, что такой способ действительно работает для спасения нервных клеток: количество аксонов значительно повысилось (p < 0,05). Также исследователи определили белковые факторы роста, при помощи которых новые нейтрофилы воздействуют на нейроны. 

Биологи проверили восстанавливающие способности новых клеток не только на оптическом нерве, но и на спинном мозге: после обработки новыми нейтрофилами аксоны действительно восстанавливались лучше (p < 0,05). А чтобы исследовать эту же способность на клетках человека, ученые использовали линию клеток промиелолейкоза, которая по своим белковым свойствам похожа на незрелые нейтрофилы. Оказалось, что инъекции клеток этой линии вблизи повреждения нерва также способствуют восстановлению отростков нейронов (p < 0,01).

Так исследователи обнаружили перспективный способ восстановления нейронов при помощи инъекций пациенту его собственных иммунных клеток. Такой подход уже применяется в медицине: самым успешным стала терапия модифицированными CAR-T лимфоцитами, которую недавно применили для борьбы со старением клеток в легких и печени.

Анна Муравьева