Во время беременности ложная «инфекция» защищает плод.

Клетки плаценты обладают необычным способом активации слабых защитных механизмов иммунной системы и поддержания их в активном состоянии даже при отсутствии инфекции. Этот способ заключается в создании и использовании фальшивого вируса. Комментарий Сохранить статью Прочитать позже

Введение

В детстве это казалось гениальным планом: умыться горячей водой и, шатаясь, дойти до кухни, издав стон, от которого ангелы могли бы заплакать. Одно прикосновение к вашему покрасневшему лбу убедило бы родителей поставить диагноз «температура» и оставить вас дома, не пуская в школу.

Как бы тщательно ни планировались и ни разыгрывались эти театральные представления, они, вероятно, не были столь убедительными, как вы надеялись. Но новое исследование, опубликованное этим летом в журнале Cell Host & Microbe, предполагает, что задолго до рождения аналогичная тактика помогает развивающимся людям и другим млекопитающим устраивать более убедительные представления.

Исследование показало, как плацента — эмбриональный орган, соединяющий потомство и мать, — использует молекулярный трюк, чтобы имитировать болезнь. Притворяясь, что подвергается вирусной атаке, она поддерживает иммунную систему в мягком, стабильном режиме, защищая заключенный внутри плод от вирусов, которые проникают сквозь иммунную защиту матери.

Это открытие предполагает, что до заражения некоторые клетки могут активировать слабый иммунный ответ, способный обеспечить умеренную защиту в чувствительных тканях.

Идея о том, что клетки превентивно активируют иммунную защиту, «в значительной степени противоречит одной из точек зрения иммунологов», — сказал Джонатан Каган, иммунобиолог из Бостонской детской больницы и Гарвардской медицинской школы, который не принимал участия в новом исследовании.

Поскольку противовирусные иммунные системы способны разрушать ткани, клетки обычно активируют их только при наличии активной угрозы, такой как инфекция, — сказал Каган. Затем, как только инфекция проходит, эти системы как можно быстрее отключаются.

Однако, согласно новым исследованиям, плацента нарушает эти правила. Каким-то образом она активирует защитные механизмы раньше, чем это необходимо, и затем оставляет их включенными, не причиняя вреда ни себе, ни плоду.

«Оно защищает, но не причиняет вреда», — сказала Хана Тотари-Джайн, доцент кафедры молекулярной фармакологии Университета Южной Флориды в Тампе и ведущий автор новой статьи. «Эволюция очень умна».

Плацента притворяется больной

Тотари-Джайн случайно обнаружила «магию» плаценты. Она и ее лаборатория исследовали мегакластер генов — «монстра», как она выразилась, — который экспрессировался в плаценте. Она с удивлением обнаружила, что, помимо активации генов, регулирующих развитие плаценты, мегакластер активировал ген интерферона лямбда, белка, участвующего в передаче иммунных сигналов. Почему он был активен в здоровых, неинфицированных клетках?

Тотари-Джайн и ее команде потребовались годы, чтобы найти ответ: клетки плаценты создали вирусный аналог, используя РНК, полученную из их собственных геномов, чтобы обмануть свои иммунные сенсоры.

Наши геномы — это молекулярные музеи эволюционной истории. С самого начала жизни на Земле вирусы внедряли фрагменты своего генетического материала в ДНК своих хозяев. Между генами, кодирующими белки, находятся геномные реликвии древних микробных вторжений.

Одним из наиболее распространенных вирусных элементов, сохраняющихся в геноме человека, является фрагмент ДНК, называемый Alu-повтором. Alu-повторы составляют не менее 13% генома человека; в мегакластере Тотари-Джайн их было более 300 копий. Она подозревала, что эти Alu-повторы активируют иммунную систему в плаценте. Но коллеги предостерегли ее от подобных предположений.

«Мне посоветовали: „Не трогай Alu-файлы, не работай с Alu-файлами, забудь об Alu-файлах“», — сказала Тотари-Джайн. Множество Alu-файлов в геноме затрудняет понимание того, что может делать конкретный набор из них.

Но данные, указывающие на причастность Alu, были слишком убедительными, чтобы их игнорировать. После многолетних тщательных экспериментов команда Тотари-Джайн показала, что в плаценте транскрипты повторов Alu образуют фрагменты двухцепочечной РНК — молекулярный силуэт, который наши клетки распознают как вирусный по происхождению. Чувствуя наличие поддельного вируса, клетка реагирует, вырабатывая интерферон лямбда.

«Клетка фактически маскируется под инфекционный агент, — сказал Каган. — В результате она убеждает себя, что заражена, и затем действует соответствующим образом».

Скрытый иммунитет

Иммунные реакции могут быть разрушительными, а противовирусные — особенно. Поскольку вирусы наиболее опасны, когда уже находятся внутри клетки, большинство иммунных стратегий, направленных на борьбу с вирусными инфекциями, частично работают за счет повреждения и уничтожения инфицированных клеток.

По этой причине клетки кричат «Вирус!» на свой страх и риск. В большинстве тканей последовательности Alu сильно подавлены, так что у них никогда не будет возможности имитировать вирусную атаку. И все же именно такой сценарий, похоже, намеренно создает плацента. Как ей удается сбалансировать здоровье развивающегося эмбриона с потенциально опасным иммунным ответом?

В экспериментах на мышах команда Тотари-Джайн обнаружила, что двухцепочечные РНК плаценты и последующий иммунный ответ, по-видимому, не причиняли вреда развивающимся эмбрионам. Вместо этого они защищали эмбрионы от заражения вирусом Зика. Клетки плаценты смогли соблюсти баланс — обеспечить защиту эмбрионов, не вызывая саморазрушительного иммунного ответа, — потому что они задействовали более мягкую защиту в виде интерферона лямбда.

Как правило, первыми на реакцию на ускользающие от двухцепочечной РНК Alu реагируют интерфероны I и II типов, которые быстро привлекают разрушительные иммунные клетки к месту инфекции, что приводит к повреждению тканей и даже аутоиммунным заболеваниям. Интерферон лямбда, напротив, является интерфероном III типа. Он действует локально, взаимодействуя только с клетками внутри ткани, вызывая более мягкий иммунный ответ, который может поддерживаться в плаценте в течение длительного времени.

Как клеткам плаценты удаётся активировать только интерферон лямбда, поддерживая иммунный ответ в активном, но не перегружая его, до сих пор остаётся загадкой. Но у Тотари-Джайн есть предположение, почему клетки плаценты выработали этот приём, которого, по-видимому, избегают другие клетки: поскольку плацента отторгается при рождении, возможно, она может позволить себе иммунные риски, недоступные другим тканям.

Результаты исследований выявляют новую стратегию защиты плода плацентой, помимо иммунной системы матери. Поскольку иммунный ответ матери во время беременности ослаблен, чтобы предотвратить атаки на генетически отличающиеся эмбриональные клетки, плаценте пришлось выработать дополнительные защитные механизмы для растущего ребенка, которого она поддерживает.

Однако этот трюк — слабовыраженный иммунный ответ, генерируемый ложным вирусом, — может не ограничиваться плацентой. Исследователи из Колумбийского университета недавно описали аналогичное явление в нейронах. Они наблюдали, как РНК из разных геномных элементов связывались вместе в двойные цепи, вызывая иммунный ответ. В этом случае иммунная система задействовала более разрушительный интерферон I типа, но он вырабатывался в низких концентрациях. Авторы предположили, что хроническое слабовыраженное воспаление в головном мозге может держать инфекции под контролем, предотвращая сильное воспаление и гибель нейронов.

Вполне возможно, что подобные уловки иммунной системы встречаются чаще, чем кто-либо предполагал. Изучая, как иммунная система, по-видимому, нарушает собственные правила, ученые могут лучше определить, что эти правила собой представляют.

Источник: www.quantamagazine.org