Хитин в легких нарушил регенерацию эпителиальной ткани

Американские ученые выяснили, что у мышей с поврежденным легочным эпителием происходит накопление хитина из-за истощения альвеолоцитов второго типа и кислой хитиназы в них. Накопление хитина изменило регенерацию эпителия и реакцию лимфоидных клеток врожденного иммунитета второго типа, но восстановление активности хитиназы смогло нейтрализовать эти эффекты благодаря деградации хитина, дифференцировке эпителия и рассасыванию воспаления. Результаты исследования опубликованы в Science Immunology.

Эпителиальные клетки легких непосредственно участвуют в газообмене и удалении вдыхаемых инородных частиц — пыли, дыма, бактерий или спор грибов — из дыхательных путей. При повреждении или инфекции эпителия эти гомеостатические функции нарушаются. Обычно восстановление эпителия приводит и к восстановлению функции, однако могут иметь место и патологические исходы — хроническое воспаление или фиброз (замещение соединительной тканью). Хотя механизмы, лежащие в основе этих патологических процессов, остаются не до конца изученными, важным органическим компонентом окружающей среды, влияющим на эти процессы, считается хитин — нерастворимый полисахарид, участвующий в метаболизме насекомых и грибов и широко распространенный в воздухе самых разных помещений.

Известно, что у мышей с дефицитом кислой хитиназы млекопитающих в легочном эпителии происходит накопление хитина в легких, которое вызывает возрастной легочный фиброз. При этом известно, что в дыхательном и желудочно-кишечном трактах хитин активирует лимфоидные клетки врожденного иммунитета второй группы (ILC2) с помощью интерлейкинов 25, 33 и тимусного стромального лимфопоэтина. Однако неясно, какую роль играют эти клетки в восстановлении эпителия вместе с хитиназами.

Группа ученых под руководством Стивена Ван Дайкена (Steven Van Dyken) из Вашингтонского университета использовала мышиную модель повреждения легочной ткани вирусом гриппа A, чтобы исследовать вклад хитина, кислой хитиназы млекопитающих и ILC2s в восстановлении эпителия и его гомеостатической функции после повреждения.

Через восемь дней после заражения вирусом у мышей значительно снизилось число альвеолоцитов второго типа, экспрессирующих кислую хитиназу млекопитающих. Это совпадало со снижением концентрации хитиназы в бронхолегочном секрете, за которым последовало быстрое накопление хитина в легких.

Дальнейшие исследования показали, что экспрессия хитиназы в легких восстанавливается за счет регенерации ткани за счет предшественников альвеолярных клеток. Примечательно, что постоянное воздействие хитина у мышей с полным дефицитом хитиназы приводило к тяжелым исходам после инфекционного повреждения и последующему развитию фиброза легких. Однако заместительная терапия хитиназой способствовала восстановлению поврежденного эпителия.

Затем ученые проверили, как в этих реакциях участвуют клетки ILC2. Как и было показано ранее, модуляция клеток ILC2 и производных интерлейкинов непосредственно влияет на регенерацию эпителия после повреждения. Однако накопление хитина значительно тормозило этот процесс. У мышей без ILC2 регенерация эпителия происходила хуже, чем у здоровых мышей, в том числе менее активно развивались альвеолярные клетки второго типа, вырабатывающие хитиназу. А накопление хитина, в свою очередь, приводило к снижению активности ILC2 и интенсивности регенерации эпителия.

Ученые приходят к выводу, что ключевым фактором, определяющим восстановление и регенерацию легких после повреждения эпителия, стоит считать повсеместно встречающийся в окружающей среде хитин: он накапливается в легочных нишах и влияет на тяжесть и продолжительность заболеваний легких. Кроме того, важной гомеостатической функцией ILC2 можно считать создание барьерных клеток слизистой оболочки, вырабатывающих хитиназу. Потенциально введение хитиназы в качестве лечебной терапии может ускорять регенерацию легочной ткани.

Посмотреть на причудливых подводных обитателей норвежских вод и узнать, как они используют хитин можно в материале «Инопланетяне в подводных лесах и семейная жизнь зубаток».