Сюрприз тимуса: М-клетки обнаружены там, где меньше всего ожидали

Ученые идентифицировали М-клетки, обычно встречающиеся в кишечнике, в тимусе — жизненно важном органе для развития иммунной системы. Эти М-клетки тимуса похожи на свои кишечные аналоги и могут играть роль в общем иммунном ответе организма. Это открытие дает новое представление о сложных взаимодействиях и функциях органа. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Nature.

М-клетки в тимусе

Для профессора Дэвида Ло (David Lo) и его аспиранта Дианы Дель Кастильо (Diana Del Castillo) стало неожиданностью, когда недавно к ним обратились исследователи из Израиля по поводу их опыта в области специализированных клеток, называемых микроскладчатыми клетками или М-клетками, которые в основном известны своим присутствием в эпителии кишечника.

Израильская группа обнаружила аналогичные клетки в тимусе (вилочковой железе), органе, расположенном чуть выше сердца, который производит лимфоциты — лейкоциты, которые играют важную роль в иммунной системе и защищают организм от инфекций.

Ло, выдающийся профессор биомедицинских наук в Медицинской школе Калифорнийского университета в Риверсайде (UC Riverside School of Medicine), и Дель Кастильо, которые являются соавторами исследовательской работы, подтвердили, что недавно обнаруженные клетки вилочковой железы очень похожи на М-клетки. Действуя как привратники, М-клетки представляют собой специализированные клетки, доставляющие антигены для иммунной системы в таких органах, как кишечник и легкие. Они играют ключевую роль в развитии иммунной системы организма.

Ученые из Института науки Вейцмана (Weizmann Institute of Science) в Израиле под руководством Якуба Абрамсона (Jakub Abramson) инициировали исследование эпителия тимуса на мышах, прежде чем связаться с Ло, чьи исследовательские интересы включают понимание того, как М-клетки в кишечнике и дыхательных путях работают над созданием нашей иммунной системы.

«Я работаю над этими клетками уже несколько лет, поэтому, когда израильская команда связалась со мной, я был заинтригован», — комментирует Ло. «Я узнал, что эта группа проводила исследования клеточной архитектуры стромальных клеток — клеток, составляющих определенные типы соединительной ткани — в тимусе и, используя новый продвинутый метод, обнаружила популяцию клеток, очень похожую на М-клетки, которые мы увидели в кишечнике и дыхательных путях. В моих собственных исследованиях мне просто никогда не приходило в голову искать М-клетки в тимусе».

К счастью для израильских ученых, Дель Кастильо под руководством Ло изучала ткани слизистой оболочки — ткани, выстилающие некоторые каналы и органы тела — у мышей в лаборатории и смогла ответить на несколько вопросов, например, где в тимусе расположены недавно обнаруженные клетки и что они там делают.

«Эти М-клетки ограничены определенной областью тимуса и имеют уникальные ассоциации с различными типами клеток и функциями», — добавляет Дель Кастильо. «Вопросы, которые уже вызвали эти клетки, включают в себя то, насколько они похожи на М-клетки в других частях тела и чем они отличаются от того, где они были обнаружены».

Ло объяснил, что на протяжении многих лет тимус представляет интерес для иммунологов, поскольку большая часть развития иммунной системы сосредоточена и зависит от тимуса.

«Это по-прежнему глубокая загадка, которая продолжает привлекать интерес», — добавляет автор исследования. «Тимус дает ключ к пониманию того, как зародилась иммунная система. Этот сложный орган с таким множеством различных типов стромальных клеток и взаимодействий отвечает за выработку лимфоцитов, которые защищают нас от инфекции».

По словам Ло, недавно обнаруженные М-клетки чрезвычайно похожи на М-клетки, наблюдаемые в кишечнике и дыхательных путях.

«Однако М-клетки тимуса имеют различное происхождение, что само по себе является интересной загадкой», — добавляет Ло. «После того, как они развиваются, они очень похожи на тех, которые мы изучали в кишечнике. Как мы знаем, М-клетки захватывают вирусы и микробы, попадающие в дыхательные пути, и передают их иммунной системе, которая затем реагирует на инфекционные агенты. Делают ли М-клетки в тимусе то же самое с точки зрения организации и функции? Вот что мы хотели бы знать».

Дель Кастильо использовала генетически модифицированных мышей, чтобы ответить на вопросы израильских исследователей.

«Мы обнаружили, что новые клетки были разбросаны в медуллярной области тимуса», — комментирует Дель Кастильо. «Это имеет интересные последствия с точки зрения роли и компартментализации тимуса, например, того, как эти клетки могут функционировать, регулируя тренировку лимфоцитов в этом органе».

Ло и Дель Кастильо были удивлены, обнаружив, что многие этапы формирования иммунного ответа в различных частях тела, по-видимому, отражаются в тимусе.

«Удивительно видеть, что многие из этих ранних клеточных взаимодействий и развития, которые мы внимательно изучили в периферической иммунной системе, происходят в тимусе», — добавляет Ло. «Мы не ожидали увидеть здесь такое взаимодействие. Это похоже на просмотр короткого видеоролика в тимусе о том, что в большом масштабе происходит на периферии».

Тимус также гарантирует, что лимфоциты случайно не атакуют наши собственные ткани. По словам ученых, мозговое вещество тимуса — это то место, где принимаются эти решения.

«Недавно обнаруженные М-клетки являются частью этого процесса принятия решений», — считает Дель Кастильо. «Производство антител в периферической иммунной системе для борьбы с инфекционными организмами включает в себя несколько этапов и взаимодействие множества клеток друг с другом. Удивительно то, что некоторые из этих взаимодействий повторяются на ранних стадиях развития М-клеток тимуса».

По мнению Ло, М-клетки тимуса можно рассматривать как обученные функционировать позже, когда это необходимо, на периферии таким образом, чтобы они были готовы общаться и взаимодействовать с другими клетками.

«Тимус сложен, потому что он создает целую функциональную иммунную систему, и мы знаем, что многие ее составные части играют роль в его работе», — заключает Ло. «Мы даже не ожидали, что М-клетки появятся в тимусе. Таким образом, это обнадеживающее открытие, поскольку оно четко связано с аналогичными процессами, происходящими в кишечнике и дыхательных путях, откуда 60-70% инфекционных агентов попадают в наш организм».

Авторы другого исследования утверждают, что аутоиммунное заболевание может лежать в основе мужского бесплодия