Учёные из Центра изучения неизвестного фонда Шампалимо (португ. Centro de Investigação para o Desconhecido da Fundação Champalimaud) и Института молекулярной медицины (португ. Instituto de Medicina Molecular) в Лиссабоне, Португалия, обнаружили, что нейроны, расположенные в слизистых оболочках, способны мгновенно выявлять инфекцию. Более того, эти нейроны вырабатывают соединение, играющую роль «всплеска адреналина» для иммунной системы. Под влиянием этого сигнала иммунные клетки начинают активнее бороться с инфекцией и восстанавливать ущерб, нанесённый окружающим тканям.
Результаты работы были опубликованы в онлайн-версии журнала Nature.
Большинство нейронов в человеческом организме расположено в головном мозге или в непосредственной близости от него, в центральной нервной системе. Помимо нейронов, в нервной ткани присутствуют также клетки глии, играющие роль «клея» и участвующие в обменных и других процессах. Однако периферическая нервная система также включает в себя множество нейронов. В частности, в кишечнике нервных клеток столько, что его иногда называют «вторым мозгом».
Каковы же функции этих периферических нейронов? Эксперты лишь недавно начали понимать, что в действительности периферические нервные клетки жизненно важны для организации адекватного иммунного ответа и сохранения здоровья.
В 2016 г. Энрике Вейга-Фернандес (Henrique Veiga-Fernandes) и его коллеги опубликовали в журнале Nature своё исследование, продемонстрировавшее, что глиальные клетки в кишечнике могут стимулировать определённый тип иммунных клеток, ILC3 (от англ. «innate lymphoid cells», «врождённые лимфоидные клетки») заставляя их вырабатывать соединения, защищающие от бактериальных инфекций.
Интересно, что ILC3 — это особый тип клеток иммунной системы. Мы можем только родиться с ними — каким-либо другим способом, например, в ответ на вакцинацию, они не появляются. «ILC были открыты в 2010 г., но с точки зрения эволюции они очень «старые». Даже у миног есть такие клетки», — рассказывает Вейга-Фернандес.
В рамках нового исследования учёные сосредоточились на другом подтипе врождённых лимфоцитов, ILC2. Эти клетки вырабатывают вещества, необходимые для защиты организма от паразитов, например, от червей. В норме ILC2 в больших количествах присутствуют в кишечнике, лёгких и в коже, то есть, в органах, так или иначе взаимодействующих с внешней средой. Учёным удалось продемонстрировать, что без «диалога» с нейронами ILC2 не смогли бы вырабатывать защитные соединения.
Работа принесла «два больших открытия», говорит Вейга-Фернандес. Во-первых, оказалось, что «нейроны определяют функционирование иммунных клеток», координируя и управляя ими. Во-вторых, исследователям удалось открыть «один из самых быстрых и мощных иммунных ответов из когда-либо виденных». Так, чтобы вакцинация изменила характер реакции иммунной системы, требуется несколько недель. Нейрональные же стимулы могут заставить иммунитет работать всего за несколько минут.
Прежде чем совершить эти открытия, учёные пристально изучили высококачественные микроснимки лёгких и кишечника мышей. «На снимках было видно, что клетки ILC2 располагаются вдоль аксонов, отростков нейронов, обитающих в слизистой, подобно бусинам на нитке, — рассказывает Вейга-Фернандес. — Поэтому мы задались вопросом, могут ли клетки этих типов (представляющие собой различные ткани) продуктивно «разговаривать» друг с другом».
После анализа генома различных иммунных клеток, исследователи обнаружили, что только у ILC2 имеется специальный рецептор, позволяющий им воспринимать нервные сигналы. Для дальнейших экспериментов исследователи вывели линию мышей, у которых этот рецептор отсутствовал. Этим животным — а также нескольким обычным особям — подсадили паразита, червя Nippostrongylus brasiliensis. Иммунная система здоровых мышей нейтрализовала паразита и восстановила повреждённые ткани, в то время как у мышей с дефектными клетками ILC2 инвазия привела к развитию осложнений, в том числе, лёгочного кровотечения.
Могут ли эти результаты быть экстраполированы на людей? «Возможно. В человеческих клетках ILC2 также присутствуют эти рецепторы, — отвечает Вейга-Фернандес. — Но мы всё ещё далеки от понимания того, как мы можем безопасно использовать обнаруженную нейроиммунологическую «бомбу». Пока мы находимся на стадии фундаментальных исследований».
