Результаты научной работы, опубликованные в журнале Nature, предполагают, что усиление активности иммунных клеток может помочь предотвратить закрепление смертельных бактерий в легких и уменьшить десятки миллионов новых инфицирований, которые происходят каждый год.
Введение
В первые дни после заражения организма микобактериями туберкулеза (МТБ) для борьбы с инфекцией активируется поток иммунных клеток. Исследователи определили главную клетку, которая координирует иммунную защиту организма в эти критические первые дни. Исследование проведено Медицинской школой Вашингтонского университета в Сент-Луисе и Институтом исследований в области здравоохранения в Африке в Квазулу-Натал, Южная Африка (Washington University School of Medicine in St. Louis and Africa Health Research Institute in KwaZulu-Natal, South Africa).
«Иммунный ответ на бактерии туберкулеза зависит от раннего ответа этой клетки, и это открывает совершенно новые возможности для борьбы с туберкулезом. Теперь мы можем начать думать о способах нацеливания на эту клетку, чтобы помочь организму бороться с микобактериями, прежде чем они получат возможность закрепиться в организме», – говорит автор исследования Шабана Абдул Хадер (Shabaana Abdul Khader).
Актуальность проблемы
По данным Всемирной организации здравоохранения, в 2017 году от туберкулеза умерло около 1,5 миллиона человек, что делает его самой смертельной инфекционной болезнью в мире. Хотя вакцина от туберкулеза доступна, она защищает только от более тяжелых форм заболевания маленьких детей и менее эффективна у детей старшего возраста и взрослых. Несмотря на широкое применение, вакцина не смогла остановить передачу болезни, и четверть населения мира заражена бактериями ТБ.
Вакцины предназначены для предупреждения иммунной системы об опасных патогенах, представляя антигенные структуры адаптивным иммунным клеткам. Эти клетки запоминают то, что они обнаружили, и быстро реагируют, если появляются такие патогены, до того, как микробы размножатся и вызовут болезнь. Но в случае туберкулеза только адаптивный иммунитет, даже если он вызван вакцинацией, может быть слишком медленным, чтобы защитить людей.
Материалы и методы исследования
Хадер (Khader) и Лесли (Leslie) с соавторами изучали животных и людей, чтобы определить иммунные клетки и белки, которые защищают организм от микобактерий туберкулеза впервые дни после заражения.
Результаты научного исследования
Авторы исследования обнаружили, что клетки, известные как врожденные лимфоидные клетки 3 группы (ILC3), играют ключевую роль в первые две недели инфекции. Клетки ILC3 принадлежат к врожденной ветви иммунной системы, которая обнаруживает и реагирует на чужеродных захватчиков в организме. Биологи давно считают, что врожденной иммунной системе не хватает памяти для определенных патогенов, но недавние исследования показывают, что некоторые врожденные иммунные клетки могут иметь память.
Эксперименты показали, что в течение пяти дней после инфицирования клетки ILC3 обнаруживаются в легких, где они выделяют химические соединения, которые активируют и привлекают другие иммунные клетки. Поступающие клетки включают в себя другие врожденные иммунные клетки, которые снабжены оружием для уничтожения микобактерий, а также адаптивные иммунные клетки, которые направляют и увеличивают потенциал уничтожения врожденных иммунных клеток. Вместе иммунные клетки окружают бактерии и уничтожают их.
У мышей, у которых отсутствуют клетки ILC3, иммунные ответы задерживаются. Активирующие химические соединения высвобождаются позже, иммунные клетки медленнее попадают в легкие, бактерии не поглощаются иммунными клетками, и, следовательно, мыши заболевают и имеют больше бактерий ТБ в легких. Когда исследователи дали клетки ILC3 мышам, у которых не было своих собственных клеток ILC3, это вызвало быстрый иммунный ответ, и количество бактерий стремительно снижалось.
«Эти врожденные лимфоидные клетки, по-видимому, управляют всеми ранними нисходящими иммунными реакциями – как врожденными, так и адаптивными – которые необходимы для контроля инфекции», – говорит Хадер.
У людей и животных, больных туберкулезом, клетки ILC3 концентрируются в легких, особенно в иммунных структурах, которые окружают и убивают бактерии. После успешного лечения людей антибиотиками клетки ILC3 стали более обильными в их кровотоке, что свидетельствует о том, что клетки больше не нужны в легких для борьбы с инфекцией.
Разработчики вакцин в значительной степени игнорировали врожденную иммунную систему, поскольку считается, что ей не хватает способности запоминать определенные патогены. Но недавние исследования показали, что врожденные иммунные клетки могут иметь память или могут быть обучены, чтобы быть более эффективными, тем самым укрепляя врожденную иммунную защиту организма и обеспечивая широкую защиту. Вакцина против туберкулеза, известная как вакцина БЦЖ, была разработана 100 лет назад и предназначена для адаптивной иммунной системы. Но теперь считается, что она работает частично, тренируя врожденную иммунную систему.
«Дети, которые получают вакцину БЦЖ, на несколько лет защищены не только от туберкулеза, но и от многих инфекционных заболеваний и рака. У них более низкий уровень заболеваемости и смертности от всех причин, чем у детей, которые не были вакцинированы. Мы не хотели бы заменять вакцину БЦЖ, но мы можем найти соединение, которое мы можем использовать для повышения иммунитета у вакцинированных детей, когда эффекты БЦЖ начинают стихать», – говорит Хадер.
Выводы
«До сих пор остается открытым вопрос, являются ли ILC3 в легком обучаемыми и как долго будет длиться тренировка или память. Но если мы сможем обучить их и подготовить популяцию этих клеток к легким, это может стать одним из способов разработать более эффективную вакцину от туберкулеза», – говорит Хадер.
Авторы другого исследования установили, что витамин D помогает лечить смертельный лекарственно-устойчивый туберкулез.
