Scienty

Исследователи выяснили, как повышение температуры тела стимулирует перемещение иммунных клеток к месту воспаления. Этот ускоренный режим контролируется белком миозин II, который при нагревании начинает производить больше механической силы, необходимой для движения.

Фото: img.freepik.com

Иммунная система непрерывно осуществляет наблюдение за состоянием организма, выявляя патогены, поврежденные или злокачественные клетки. Скорость реакции иммунных клеток, также известных как лейкоциты, является ключевым фактором, определяющим эффективность этой защиты. Для нейтрализации опасности и начала восстановления тканей они должны оперативно достигать очага повреждения или инфекции.

Лихорадка, или контролируемое повышение температуры тела, является одним из старейших и наиболее распространенных защитных механизмов. Этот способ реагирования на инфекцию эволюционировал более 600 миллионов лет назад и встречается как у теплокровных, так и у холоднокровных животных. Установлено, что повышение температуры тела способствует борьбе с болезнью, ускоряя созревание дендритных клеток или активизируя другие элементы иммунной системы.

Хотя известно о положительном воздействии лихорадки на организм, конкретные процессы, посредством которых она влияет на отдельные клетки, были изучены недостаточно полно. Оставалось неясным, каким образом лейкоцит реагирует на изменение температуры и какой молекулярный механизм обуславливает его ускоренное перемещение. Новое исследование восполнило этот пробел, предоставив подробное описание биофизических основ данного процесса.

Ученые провели систематический анализ воздействия температуры на клетки иммунной системы. В ходе исследования рассматривались различные типы лейкоцитов человека, включая Т-клетки, макрофаги и дендритные клетки. Также проводились наблюдения за клетками как в живых организмах – у личинок данио-рерио, так и в тканях мышей. Результаты опубликованы в журнале Developmental Cell.

Прежде всего, исследователи оценили поведение в условиях, приближенных к естественным. У личинок данио-рерио после незначительного повреждения хвоста нейтрофилы перемещались к месту ранения заметно быстрее при температуре 34 °C, чем при 24 °C. Подобный результат был зафиксирован и при работе с образцами ткани мыши: увеличение температуры с 25 °C до 41 °C стимулировало более интенсивное проникновение дендритных клеток в лимфатические сосуды. При повышении температуры количество клеток в сосудах увеличивалось на 60.

Для подтверждения того, что ускорение клеток происходит автономно, а не из-за изменений в окружающей среде, их поместили в условия строгого лабораторного контроля. Различные типы иммунных клеток человека, помещенные в специализированные камеры и трехмерные коллагеновые гели, проявляли аналогичный эффект. Повышение температуры с 25 °C до 41 °C приводило к увеличению скорости их движения в десять раз и более.

Для изучения молекулярного механизма был разработан уникальный термомикроскоп. С его помощью лазер позволял локально и оперативно нагревать определенные участки клетки, при этом фиксируя температуру и отслеживая происходящие изменения. Лейкоциты демонстрировали реакцию на нагрев практически мгновенно – менее чем за две секунды. Данная реакция была полностью обратимой: при прекращении нагрева клетка немедленно замедлялась. Это позволило исключить влияние медленных процессов, например, активации генов или синтеза белков теплового шока.

Завершающие испытания выявили ключевую роль белка миозина II, отвечающего за мышечные сокращения и клеточную подвижность, выступая в качестве моторного компонента. Чтобы исследовать его функцию, ученые подавили активность миозина II с помощью блеббистатина. В результате иммунные клетки потеряли способность к ускорению в ответ на повышение температуры, сохраняя при этом общую подвижность. Это свидетельствует о том, что термочувствительность миозина II является определяющим фактором в данном процессе.

Температура тела выступает как точный физиологический инструмент, позволяющий контролировать скорость иммунного ответа. Выявленный механизм демонстрирует, что повышение температуры непосредственно воздействует на активность белкового мотора миозина II, что делает его «ускорителем» для иммунных клеток.