Эритроциты могут быть иммунными стражами

Красные кровяные тельца

Когда красные кровяные тельца цепляются за ДНК, дрейфующую в системе кровообращения, они «морщатся».

Поскольку примерно 30 триллионов эритроцитов человека путешествуют по кровотоку и снабжают ткани кислородом, они также могут делать то, чего биологи не ожидали: сканировать на наличие признаков инфекции и травм. Эритроциты улавливают подозрительную ДНК патогенов или поврежденных тканей и предупреждают иммунную систему об опасности, всё это значительно расширят роль красных кровяных телец в организме.

«Это новая иммунная функция эритроцитов, которая очень интересна», — говорит патолог Стивен Спитальник из Колумбийского университета. Результаты показывают, например, что роль иммунной системы связана с анемией, которая часто поражает людей с сепсисом и другими заболеваниями и указывают способы борьбы с ней.

По мере созревания эритроцитов человека они теряют всю свою ДНК и органеллы. Урезанная клеточная структура вдохновила общепринятое мнение о том, что «это инертные мешочки с гемоглобином», которые мало что могут сделать, кроме как транспортировать кислород, говорит пульмонолог и реаниматолог Нейлам Мангалмурти из Медицинской школы Перельмана Университета Пенсильвании, чья команда сделала открытие по захвату ДНК. Однако со временем ученые обнаружили другие функции клеток, такие как регулирование уровня оксида азота в крови, молекулы, которая стимулирует расширение кровеносных сосудов.

В принципе, эритроциты будут хорошими защитниками человеческого организма не только из-за их количества, но и потому, что они проникают в укромные уголки органов и тканей. Исследователи обнаружили, что некоторые позвоночные, такие как рыбы и птицы, используют эритроциты для защиты и даже натравливают их на патогенные микроорганизмы. Но у людей и других млекопитающих доказательства иммунной роли оставались неубедительными.

В более раннем исследовании команда Мангалмурти нашла ключ к разгадке. Исследователи определили, что эритроциты несут тип молекулярного датчика, известного как Толл-подобный рецептор 9 (TLR9), который распознает и присоединяется к молекулам ДНК, содержащим пары оснований цитозина и гуанина. Поврежденные клетки человека выделяют такую ДНК, и ДНК бактерий и других патогенов также богата этими двойными цитозин-гуаниновыми или CpG-мотивами. Они вызывают сильную реакцию иммунной системы, которую исследователи связывают в первую очередь с лейкоцитами, которые также содержат TLR9.

Эритроциты захватывают ДНК патогенов и поврежденных клеток

Но недавнее исследование Мангалмурти и его коллег, опубликованное на этой неделе в журнале Science Translational Medicine, предполагает, что в этом также участвуют эритроциты. Исследователи проследили, что происходит, когда эритроциты человека цепляются за ДНК, содержащую CpG. Небольшие количества ДНК, по-видимому, не влияли на клетки, но большее количество заставляло их «сморщиваться», предполагая, что они реагировали на взаимодействие.

Исследователи предполагают, что реакция эритроцитов может предупредить иммунную систему о повреждении чужеродной ДНК. Но это также может вызвать менее благоприятный иммунный ответ. Мангалмурти и его коллеги обнаружили, что инъекции мышам эритроцитов, которые захватили ДНК, содержащую CpG, вызывали воспаление во всем организме. У людей это воспаление является признаком сепсиса и может вспыхнуть из-за травмы или других заболеваний.

Роль эритроцитов в их новом понимании также может помочь объяснить распространенное осложнение у госпитализированных пациентов. “Почти все пациенты интенсивной терапии страдают анемией к третьему дню пребывания в отделении интенсивной терапии”, — говорит Мангалмурти. Когда кровь проходит через селезенку, иммунные клетки, называемые макрофагами, обычно поглощают старые и поврежденные эритроциты. Здоровые эритроциты могут избежать выбраковки, показывая определенный белок «не ешь меня» на своей поверхности. Но в пробирке исследователи обнаружили, что воздействие ДНК, несущей CpG, заставляет клетки скрывать ту часть этого белка, которая отталкивает макрофаги.

Команда наблюдала за последствиями этого изменения у мышей. Когда исследователи переливали эритроциты животным, макрофаги в их селезенках поедали клетки, подвергшиеся воздействию ДНК, насыщенной CpG, но съедали меньше эритроцитов, которые не встречались с ДНК. Исследователи также обнаружили, что эритроциты пациентов с сепсисом и анемией содержат больше ДНК, чем клетки пациентов с сепсисом.

Теперь мы можем сказать, что эритроциты обладают иммунной функцией у людей и других млекопитающих, — говорит Мангалмурти. В большинстве случаев, по ее словам, клетки служат мусорщиками для рутинных задач очистки, удаляя потенциально вредную ДНК, которая попадает в кровоток из многих клеток организма, которые умирают каждый день. Затем эритроциты жертвуют собой, побуждая макрофаги съесть их, предупреждая иммунную систему и вызывая воспаление. Однако, если макрофаги потребляют слишком много эритроцитов, может развиться анемия.

Мангалмурти предполагает, что препараты, которые предотвращают прикрепление своенравной ДНК к TLR9 на эритроцитах, могут лечить анемию. Она и ее коллеги также изучают, может ли ДНК, прикрепленная к эритроцитам, помочь в диагностике инфекций.

Исследователи «заслуживают похвалы за строгость их экспериментального подхода», — говорит клинический патолог Робертсон Дэвенпорт из Мичиганского университета в Анн-Арборе. Но он добавляет, что необходимо больше данных, чтобы подтвердить, что эритроциты необходимы для иммунной защиты у млекопитающих.

Дэвенпорт добавляет, что анемия у пациентов с сепсисом может быть вызвана несколькими причинами, и существует мало доказательств того, что причиной является чрезмерное потребление макрофагами эритроцитов. С другой стороны, он отмечает: «Мы не очень внимательно смотрели».

Со временем, убежден Мангалмурти, биологи посмотрят на эти переносчики кислорода в совершенно новом свете.

Автор публикации — Митч Лесли

Митч Лесли пишет о клеточной биологии и иммунологии.

Читайте также: