Иммунные клетки активируются при повышении температуры

Новости МирТесен

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.

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 древнейших и наиболее распространенных механизмов защиты организма. Этот способ реагирования на инфекцию эволюционировал на протяжении более чем 600 миллионов лет, присутствуя как у теплокровных, так и у холоднокровных животных. Известно, что повышение температуры тела способствует борьбе с болезнью, поскольку ускоряет созревание дендритных клеток или усиливает функционирование других защитных элементов.

Хотя известно о положительном воздействии лихорадки на организм, точные процессы, происходящие на клеточном уровне, до сих пор были недостаточно изучены. Оставалось неясным, каким образом лейкоцит реагирует на изменение температуры и какой молекулярный механизм стимулирует его ускоренное движение. Новое исследование позволило заполнить этот пробел, подробно описывая биофизические основы данного процесса.

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

Прежде всего, исследователи оценили ответ организма в условиях, приближенных к естественным. У личинок данио-рерио, получивших незначительное повреждение хвоста, нейтрофилы перемещались к месту ранения заметно быстрее при температуре 34 °C, чем при 24 °C. Подобное явление было зафиксировано и при работе с образцами мышиной ткани: увеличение температуры с 25 °C до 41 °C стимулировало более интенсивное проникновение дендритных клеток в лимфатические сосуды. Число клеток, присутствующих в сосудах при повышенной температуре, увеличилось на 60.

Для подтверждения самостоятельного ускорения клеток, а не вследствие изменений в окружающей среде, их поместили в условия контролируемой лабораторной среды. Различные типы иммунных клеток человека, размещенные в специальных камерах и трехмерных коллагеновых гелях, показали аналогичный эффект. Повышение температуры с 25 °C до 41 °C приводило к увеличению их скорости до десятикратного увеличения.

Для изучения молекулярного механизма был разработан уникальный термомикроскоп. С его помощью лазер позволял локально и оперативно нагревать определенные области клетки, при этом фиксировалась температура и отслеживались изменения. Лейкоциты демонстрировали реакцию на нагрев практически моментально — менее чем за две секунды. Этот эффект был полностью обратим: при прекращении нагрева клетка немедленно замедлялась. Это исключало возможность участия в этом процессе медленных реакций, например, активации генов или синтеза белков теплового шока.

Заключительные испытания выявили ключевую роль белка миозина II, отвечающего за мышечные сокращения и клеточную подвижность, выступающего в роли молекулярного мотора. Чтобы изучить его функцию, ученые использовали вещество блеббистатин, химически подавившее активность миозина II. В результате иммунные клетки потеряли способность к ускорению при повышении температуры, сохранив при этом общую подвижность. Это подтверждает, что термочувствительность миозина II является основой данного процесса.

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.