Savižudybės ląstelių lygyje: kodėl nemirštame nors kasdien kvėpuojame pelėsiu?

Laimei, mūsų imuninės sistemos apsaugo nuo tokios lėtos, kankinančios mirties. Tačiau imunitetas nuo pelėsio mus saugo ne kasdien vykdydamas milijardų sporų fungicidą – taikomas kur kas klastingesnis apsaugos būdas, kurį aprašė naujo mokslinio tyrimo autoriai, rašo „Ars Technica“.

Plaučių imuninės ląstelės susidraugauja su vietos įsitvirtinti ieškančiomis grybų sporomis ir... paskatindamos įjungti susinaikinimo mechanizmus „priveda pelėsį prie savižudybės“, rašoma prestižinio žurnalo „Science“ publikuotame moksliniame darbe. Kai mokslininkai pritaikė genetinės inžinerijos metodus ir išjungė sporų susinaikinimo mechanizmus, pelių imuninės ląstelės nesugebėjo sustabdyti grybelinės infekcijos.

Šis atradimas reiškia, kad mūsų imuninės sistemos atrado gudrų būdą „išlaikyti plaučius sterilizuojantį imunitetą“, teigia mokslininkai, kuriems vadovavo „Memorial Sloan Kettering“ vėžio centro (JAV) infekcinių ligų ekspertas Tobiasas Hohlis. Tačiau taip sekasi ne visiems žmonėms.

Kai kurių imuninės sistemos būna nusilpusios dėl vartojamų vaistų, kitų infekcijų arba autoimuninių sutrikimų, dėl kurių ne visada sugebama apsiginti nuo pelėsių. Tokiais atvejais mokslininkai tikisi, kad jų atradimas „padės kurti naujas strategijas terapinei intervencijai, skirtai pažeidžiamų pacientų grupėms“.

Tikslas – privesti prie savižudybės

Norėdami išspręsti grybingą galvosūkį, mokslininkai labai atidžiai stebėjo, kaip žinduolio imuninės sistemos ląstelės sąveikauja su dažniausio pasaulyje plaučių uždegimo sukėlėjo – pelėsio Aspergillus fumigatus – sporomis.

Jie pastebėjo, kad vyksta svarbi sąveika tarp sporų ir neutrofilų judrių imuninės sistemos ląstelių, kurios skuba į invazijos ar sužeidimo vietą ir tarsi žaidimo „Pac-Man“ „blogiečiai“ sučiaumoja visus patogenus bei išskiria junginius, kurie signalizuoja organizmui, kad laikas įjungti uždegiminį atsaką.

Šiuo atveju neutrofilai apguldavo sporas – iš pažiūros jas prarydavo (fagocituodavo), tačiau formaliai jos įsibrovėlio tiesiogiai nežudydavo: sporos žūdavo dėl užprogramuotos ląstelių mirties, dar vadinamos ląstelių savižudybe arba apoptoze.

Užprogramuota ląstelių mirtis – dažnas gyvūnijos, augalijos ir grybų karalystėse sutinkamas mechanizmas, kai pavienė ląstelė nusižudo dėl bendro organizmo gerovės. Susinaikinimo mygtukas nuspaudžiamas tokiose situacijose, kai patiriamos labai stiprios streso sąlygos arba kai patiriami nepataisomi DNR pažeidimai. Jeigu ląstelė praranda gebėjimą vykdyti apoptozės procesą, ją galima vadinti „nemirtinga“.

Tam tikros ląstelių grupės apoptozės gebėjimo praradimas yra vienas iš esminių onkologinių ligų požymių. Norint įsitikinti, kad neutrofilai tikrai priverčia sporas nusižudyti, mokslininkai ėmėsi genetinės inžinerijos triukų.

Jie pelėsio sporos DNR grandinėse surado geną, kuris buvo labai panašus į žmogišką geną, koduojantį baltymą surviviną. Survivinas blokuoja apoptozės procesą. Tad mokslininkai genetiškai modifikavo sporas taip, kad jos gamintų didesnį survivino kiekį, dėl kurio joms buvo labai sunku nusižudyti.

Klastingasis imunitetas

Sporos, gaminusios daugiau survivino, patekusios į pelių organizmus, mirė ne taip, kaip įprasta nemodifikuotoms sporoms, be to, jos buvo kur kas mirtinesnės graužikams – vieno eksperimento metu „praturtintos“ sporos nužudė triskart daugiau pelių nei paprastos.

Kai mokslininkai įdėmiau pažvelgė, kas vyksta, jie nustatė, kad daugiau survivino gaminančios sporos sukėlė „plataus masto audinių suirimą“. Tačiau, gydant peles vaistu, kuris blokavo surviviną, sporos ir toliau nusižudydavo, kai tą padaryti įtikindavo neutrofilai, todėl jų infekcijos nebuvo tokios mirtinos. Bet kaip neutrofilai įtikina pelėsių sporas žudytis?

Laboratorijoje mokslininkai pastebėjo, kad sporos, papildytos survivinu, geriau nei įprastai iškęsdavo oksidacinį stresą. Tad jiems kilo įtarimas, jog imuninės ląstelės kaip ginklą galimai naudoja fermentą, vadinamą NADPH oksidaze, kuris sporoms sudaro įspūdį, kad jos yra pasmerktos žūti stresinėje aplinkoje. Beje, tą įtarimą sustiprina faktas, kad žmonės, kurių NADPH oksidazę koduojantis genas yra mutavęs, kur kas dažniau serga grybelinėmis infekcijomis.

Patikrinimas įtarimus tik patvirtino: pelės, iš kurių organizmo buvo pašalintas veiksnus NADPH oksidazės genas, bemaž visiškai prarado gebėjimą apsiginti nuo sporų ir nesvarbu, ar jos survivino gamino įprastą, ar padidintą kiekį. Kitaip tariant, be stresą sukeliančio fermento, neutrofilai negalėtų įtikinti sporų nusižudyti. Šie atradimai veikiausiai reiškia, kad imuninės sistemos, saugodamos mus nuo grybelinių infekcijų, pasitelkia ir labai jau klastingų metodų.

O jeigu mokslininkai bus pakankamai klastingi ir sugebės sukurti panašaus veiksmingumo priemonių pelėsių susinaikinimo mechanizmams įjungti, galima tikėtis, kad ateityje pažeidžiami pacientai galės jaustis gerokai saugiau.