Иммунные клетки непрерывно мигрируют между различными тканями, характеризующимися существенными различиями в плотности и жесткости. Долгое время оставался неясным вопрос о том, способны ли эти клетки воспринимать подобные механические неоднородности как самостоятельный сигнал. Исследователи продемонстрировали, что Т-лимфоциты реагируют на жесткость окружающей среды, изменяя свою форму, активность генов и повышая вероятность трансформации в клетки, предназначенные для длительного пребывания в тканях.

Иммунные клетки постоянно покидают кровоток, проходя через лимфатические узлы и достигая легких, кожи, печени и других органов. При этом плотность и жесткость тканей значительно варьируются. До недавнего времени оставалось не до конца понятным, воспринимают ли Т-лимфоциты эти различия как физическое препятствие или способны «ощущать» характеристики окружающей среды и использовать эту информацию для определения дальнейшей стратегии поведения.

Группа ученых из разных стран провела исследование, чтобы прояснить этот вопрос. Иммунологи изучили CD8+ Т-лимфоциты – иммунные клетки, которые обладают способностью обнаруживать и уничтожать инфицированные вирусами или поврежденные клетки. После перенесенной инфекции часть этих лимфоцитов сохраняется в организме. Некоторые из них продолжают циркулировать по телу, а другие надолго остаются в конкретной ткани, находясь там в состоянии готовности к возможному повторному заражению.

Для проверки данной гипотезы активированные Т-клетки поместили в трехмерные среды, состоящие из коллагена, варьирующиеся по степени жесткости – от мягких до значительно более твердых. При этом остальные условия были максимально унифицированы, чтобы обеспечить реакцию клеток исключительно на механические свойства окружения. Полученные результаты были опубликованы в журнале Nature Immunology.

В условиях повышенного сопротивления лимфоциты демонстрировали замедленное перемещение и изменение формы. Трансформировалось и ядро клеток – структура, содержащая генетическую информацию в виде ДНК. Наблюдался также рост числа белков, обеспечивающих прочность ядерной оболочки. Примечательно, что аналогичные изменения были зафиксированы как у мышиных, так и у человеческих Т-лимфоцитов.

Одновременно с этим, жесткая среда создавала для клеток стрессовые условия. Прохождение через нее часто приводило к повреждениям ДНК. В ответ на это клетки снижали скорость деления и активировали процессы восстановления генетического материала. В условиях повышенной жесткости значительная часть клеток задерживалась на начальном этапе клеточного цикла, в то время как в мягкой среде этот показатель был существенно ниже.

Параллельно с этим, жесткость оказывала влияние на экспрессию большого числа генов Т-лимфоцитов. Клетки приобретали характеристики иммунных клеток памяти, способных длительно сохраняться в тканях. Программы, отвечающие за дальнейшее перемещение по организму, подавлялись, а активировались гены, обеспечивающие закрепление и функционирование в конкретной ткани. Таким образом, клетка получает информацию о своем местоположении и адаптирует свою работу соответствующим образом.

В ходе исследования была определена жесткость различных органов. Оказалось, что печень, легкие, почки и слюнные железы мышей демонстрируют примерно в десять раз большую жесткость по сравнению с лимфатическими узлами и селезенкой. Кроме того, во время вирусной инфекции жесткость селезенки возрастала приблизительно в шесть раз. Это указывает на то, что Т-лимфоциты регулярно подвергаются воздействию различных механических факторов в организме.

В настоящее время остается не выясненным, какой конкретно молекулярный механизм определяет способность Т-лимфоцитов реагировать на изменения жесткости. Исследователи изучили ряд известных процессов, однако ни один из них не смог в полной мере объяснить наблюдаемый эффект.