Изучая мышей, страдающих рассеянным склерозом, исследовательская группа преуспела в расшифровке того, как воздействие холода заставляло организм отвлекать свои ресурсы от иммунной системы на поддержание тепла тела. Действительно, в холодное время иммунная система снижала свою активность, что значительно ослабляло течение аутоиммунного заболевания. Результаты исследования, освещенные в журнале Cell Metabolism, прокладывают путь к фундаментальной биологической концепции распределения энергетических ресурсов.
Актуальность исследования
В 1950-х годах биологи впервые предположили, что при благоприятной окружающей среде ресурсы, используемые любым организмом, направляются на рост и размножение. И, наоборот, во враждебной среде ресурсы направляются на так называемые программы технического обслуживания, такие как энергосбережение и защита от внешних атак.
Ученые из Женевского университета (University of Geneva) развили эту идею для конкретной области медицины: ошибочной активации иммунной системы, которая вызывает аутоиммунные заболевания.
Что такое аутоиммунные заболевания?
Аутоиммунные заболевания возникают, когда иммунная система атакует собственные органы организма. Диабет 1 типа, например, вызван ошибочным разрушением клеток поджелудочной железы, продуцирующих инсулин. Рассеянный склероз является наиболее распространенным аутоиммунным заболеванием центральной нервной системы (состоящей из головного и спинного мозга). Заболевание характеризуется разрушением миелина, который является защитной изоляцией нервных клеток и важен для правильной и быстрой передачи электрических сигналов. Таким образом, его разрушение приводит к неврологической инвалидности, включая паралич.
«Защитные механизмы нашего организма против враждебной окружающей среды энергетически дороги и могут быть ограничены компромиссами, когда некоторые из них активируются. Поэтому организму, возможно, придется расставлять приоритеты в распределении ресурсов на различные программы защиты в зависимости от их ценности для выживания», — объясняет Мирко Трайковский (Mirko Trajkovski), профессор кафедры клеточной физиологии и метаболизма и ведущий автор исследования.
«Мы предположили, что это может представлять особый интерес для аутоиммунитета, где введение дополнительной дорогостоящей программы может привести к более мягкому иммунному ответу и исходу заболевания. Другими словами, можем ли мы перенаправить энергию, затрачиваемую организмом, когда иммунная система выходит из строя?».
Материалы и результаты исследования
Чтобы проверить свою гипотезу, ученые поместили мышей, страдающих экспериментальным аутоиммунным энцефаломиелитом, рассеянным склерозом, в относительно холодную среду обитания — около 10 °C — после периода акклиматизации при постепенном снижении температуры окружающей среды.
«Через несколько дней мы наблюдали явное улучшение клинической тяжести заболевания, а также степени демиелинизации, наблюдаемой в центральной нервной системе», — объясняет Дорон Мерклер (Doron Merkler), профессор кафедры патологии и иммунологии и соавтор работы. «У животных не было никаких трудностей с поддержанием температуры тела на нормальном уровне, но, как ни странно, симптомы нарушений опорно-двигательного аппарата резко уменьшились: от невозможности ходить на задних лапах до легкого паралича хвоста».
Иммунный ответ основан, среди прочего, на способности так называемых антигенпрезентирующих моноцитов инструктировать Т-клетки, как распознавать “несамостоятельные” элементы, с которыми необходимо бороться. Однако при аутоиммунных заболеваниях антигены “я” путают с антигенами “не-я”.
Обсуждение результатов исследования
«Мы показываем, что холод модулирует активность воспалительных моноцитов, уменьшая их способность представлять антигены, что делает Т-клетки, тип клеток, играющий решающую роль в аутоиммунитете, менее активированными», — объясняет Трайковский.
Заставляя организм увеличивать свой метаболизм для поддержания тепла тела, холод отнимает ресурсы у иммунной системы. Это приводит к уменьшению количества вредных иммунных клеток и, следовательно, улучшает симптомы заболевания.
«Хотя концепция приоритета термогенного над иммунным ответом, очевидно, защищает от аутоиммунитета, стоит отметить, что воздействие холода повышает восприимчивость к определенным инфекциям. Таким образом, наша работа может иметь отношение не только к нейровоспалению, но и к другим иммунно-опосредованным или инфекционным заболеваниям, что требует дальнейшего изучения», — добавляет Трайковский.
Улучшение условий жизни в западных странах, которое было заметно в последние десятилетия, привело к увеличению числа случаев аутоиммунных заболеваний.
«Хотя это увеличение, несомненно, является многофакторным, тот факт, что в нашем распоряжении имеется изобилие энергетических ресурсов, может сыграть важную, но пока еще плохо изученную роль в развитии аутоиммунных заболеваний», — заключает Дорон Мерклер.
Теперь ученые продолжат свои исследования, чтобы лучше понять, может ли их открытие быть разработано в клинических приложениях.
Научная статья по теме: Рассеянный склероз связан с ранней инфекцией — еще раз доказано.
