Массу иммунной системы человека оценили в 1,2 килограмма

Израильские исследователи рассчитали количество, массу и распределение всех иммунных клеток и отдельных их типов в организме человека. Согласно их выводам, всего в работе иммунитета среднего взрослого человека заняты около 1,8 триллиона клеток общей массой примерно 1,2 килограмм. Отчет о работе опубликован в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Иммунная система защищает человека от патогенов и чужеродных веществ. Для оценки ее функций важно понимать количество и распределение ее клеток и тканей в организме в норме и при различных заболеваниях. Однако эта задача весьма сложна из-за неоднородности популяций этих клеток и разветвленной организации иммунитета, охватывающей все органы и ткани.

Чтобы решить ее, Рон Мило (Ron Milo) из Института имени Вейцмана и его коллеги провели интегральный анализ данных по иммунным клеткам, полученных из трех независимых источников. Первым послужила гистологическая и цитометрическая научная литература из электронных баз данных Google Scholar и PubMed, вторым — оценка плотности клеток во вторичных лимфоидных органах (селезенке, вилочковой железе, миндалинах и лимфоузлах) по данным мультиплексной визуализации, и третьим — деконволюция типов клеток по паттернам метилирования их нуклеиновых кислот.

В качестве стандартного референсного человека для расчетов исследователи приняли мужчину в возрасте от 20 до 30 лет массой 73 килограмм и ростом 176 сантиметров — эти характеристики используются в радиологии. Поскольку большая часть данных литературы не стратифицированы по полу и возрасту, референсные оценки для взрослой женщины массой 60 килограмм и 10-летнего ребенка массой 32 килограмм получили методом экстраполяции.

При анализе зрелые иммунные клетки разделяли на основные типы, берущие начало из лимфоидного и миелоидного ростков кроветворения. В лимфоидном учитывали Т-лимфоциты, В-лимфоциты, естественные киллеры и плазматические клетки (их рассматривали отдельно от В-лимфоцитов, чтобы проверить предыдущие оценки их распределения) без дальнейшего разделения на субпопуляции. В миелоидном различали четыре типа гранулоцитов (нейтрофилы, эозинофилы, базофилы и тучные клетки), а также моноциты, макрофаги и дендритные клетки. Тканеспецифичные макрофаги — микроглию, клетки Купфера и Лангханса — рассматривали вместе со всеми макрофагами за исключением оценок массы, которая у них сильно различается.

Согласно расчетам, общее количество иммунных клеток в референсном организме человека составляет примерно 1,8 × 10¹² (95-процентный доверительный интервал от 1,5 до 2,3 × 10¹²). Наибольшее число их содержится в костном мозге и лимфатической системе — 40 и 39 процентов соответственно. В коже, легких и желудочно-кишечном тракте находятся по три-четыре процента от всех иммунных клеток, еще два процента — в крови и примерно четыре процента — в остальных органах и тканях. В костном мозге преобладают нейтрофилы — на них приходится около 80 процентов всех иммунных клеток. Лимфоциты формируют наибольшую популяцию в лимфатической системе (примерно 85 процентов клеток) и желудочно-кишечном тракте (около 70 процентов, причем большинство их них составляют плазматические клетки). Макрофагов больше всего в печени (до 70 процентов клеток) и легких (примерно 40 процентов).

Общую массу иммунных клеток исследователи оценили в 1,2 килограмм (95-процентный доверительный интервал от 0,8 до 1,9 килограмм). В основном она сосредоточена в костном мозге (30 процентов) и лимфатической системе (27 процентов), еще по 10 процентов содержат легкие и печень. 49 процентов массы иммунных клеток приходится на макрофаги, около четверти — на гранулоциты (из них две трети на нейтрофилы), примерно 15 процентов — на лимфоциты и девять процентов — на дендритные клетки.

Экстраполяция полученных данных на 60-килограммовую женщину и 32-килограммового десятилетнего ребенка позволила оценить их иммунную систему соответственно в 1,5 × 10¹² клеток массой около килограмма и 1 × 10¹² массой 600 грамм. Распределение клеточных типов по органам и тканям у них существенно не отличалось.

В 2022 году британские и швейцарские исследователи представили интерактивный электронный атлас всех взаимодействий между клетками иммунной системы, опосредованных их рецепторными и секретируемыми молекулами. Также они определили функциональное назначение этих взаимодействий и оценили их потенциальное клиническое значение.