Известные своей ролью в аллергических реакциях, тучные клетки давно признаны ключевыми игроками нашей иммунной системы. Когда они сталкиваются с аллергенами, они выделяют химические вещества, которые вызывают типичные симптомы аллергии, такие как отек тканей и воспаление.

Теперь исследователи из Института иммунобиологии и эпигенетики Макса Планка во Фрайбурге и Университета Мюнстера обнаружили скрытый талант тучных клеток : они могут захватывать и использовать другой тип иммунных клеток, называемых нейтрофилами . Работа опубликована в Cell .

Это удивительное открытие проливает новый свет на то, как работает наша иммунная система, особенно во время аллергических реакций.

Воспаление — это реакция организма на вредные раздражители, характеризующаяся жаром, болью, покраснением, отеком и потерей функции тканей. При сбалансированном состоянии воспаление защищает организм, очищая его от вредных агентов и инициируя восстановление тканей.

Однако чрезмерное воспаление может вызвать разрушение тканей и заболевание. Ключевыми игроками в этом процессе являются различные иммунные клетки , которые работают вместе во время воспаления. Тип вовлеченных иммунных клеток часто варьируется в зависимости от вредного стимула, влияя на результат воспалительной реакции.

Захват иммунных клеток во время аллергических реакций
Тучные клетки, находящиеся в тканях и имеющие решающее значение для возникновения воспаления, заполнены гранулами, содержащими провоспалительные вещества. Эти гранулы высвобождаются при столкновении с потенциальными опасностями, включая аллергены, вызывая аллергические реакции.

У многих людей тучные клетки также реагируют на, казалось бы, безвредные факторы окружающей среды, которые затем действуют как аллергены и вызывают аллергию. Взаимодействие между тучными клетками и другими иммунными клетками в местах аллергических реакций в значительной степени не изучено.

Исследовательская группа Института иммунобиологии и эпигенетики имени Мухаммеда использовала специализированную микроскопию для визуализации в реальном времени динамики активированных тучных клеток и других типов клеток во время аллергических реакций в живых тканях мышей.

Под руководством Тима Лэммермана, с октября 2023 года занимающего должность директора Института медицинской биохимии при Мюнстерском университете, группа обнаружила удивительное взаимодействие: нейтрофилы были обнаружены внутри тучных клеток.

«Мы с трудом могли поверить своим глазам: живые нейтрофилы находились внутри живых тучных клеток. Это явление было совершенно неожиданным и, вероятно, не было бы обнаружено в экспериментах вне живого организма, и оно подчеркивает силу прижизненной микроскопии», — говорит Тим ​​Лэммерманн.

Проделываем трюк с нейтрофилами, чтобы поймать их в ловушку
Нейтрофилы — это передовые защитники нашей иммунной системы, быстро и широко реагирующие на потенциальные угрозы. Они циркулируют в крови и быстро покидают кровеносные сосуды в местах воспаления. Они хорошо оснащены для борьбы с захватчиками, такими как бактерии или грибки, поглощая захватчиков, высвобождая антимикробные вещества или образуя паутинные ловушки, известные как «нейтрофильные внеклеточные ловушки».

Кроме того, нейтрофилы могут общаться друг с другом и формировать рои клеток, чтобы объединить свои индивидуальные функции для защиты здоровой ткани. Хотя о роли нейтрофилов в инфекциях и стерильных травмах известно многое, их роль в воспалении, вызванном аллергическими реакциями, изучена меньше.

«Быстро стало ясно, что двойная упаковка иммунных клеток не была простым совпадением. Мы хотели понять, как тучные клетки захватывают своих коллег и почему они это делают», — объясняет Майкл Милан, первый и соавтор исследования.

Как только команда смогла имитировать захват нейтрофилов, наблюдаемый в живой ткани в клеточной культуре, они смогли идентифицировать молекулярные пути, вовлеченные в этот процесс. Исследователи обнаружили, что тучные клетки выделяют лейкотриен B4, вещество, которое обычно используется нейтрофилами для инициирования собственного поведения роения.

Секретируя это вещество, тучные клетки привлекают нейтрофилы. Как только нейтрофилы оказываются достаточно близко, тучные клетки поглощают их в вакуоль, образуя структуру клетка-в-клетке, которую исследователи называют «внутриклеточной ловушкой тучных клеток» (MIT).

«По иронии судьбы нейтрофилы, которые создают паутинные ловушки из ДНК и гистонов для захвата микробов во время инфекций, теперь сами попадают в ловушку тучных клеток при аллергических состояниях», — говорит Тим ​​Лэммерманн.

Переработанные нейтрофилы усиливают функцию тучных клеток
С помощью международной команды исследователи подтвердили формирование МИТ в образцах человека и изучили судьбу двух типов клеток, вовлеченных после захвата. Они обнаружили, что захваченные нейтрофилы в конечном итоге умирают, а их останки хранятся внутри тучных клеток.

«Вот здесь история принимает неожиданный поворот. Тучные клетки могут перерабатывать материал из нейтрофилов, чтобы повысить собственную функцию и метаболизм. Кроме того, тучные клетки могут высвобождать вновь приобретенные компоненты нейтрофилов в замедленном режиме, вызывая дополнительные иммунные реакции и помогая поддерживать воспаление и иммунную защиту», — говорит Майкл Милан.

«Это новое понимание того, как работают вместе тучные клетки и нейтрофилы, добавляет совершенно новый уровень к нашим знаниям об аллергических реакциях и воспалениях. Оно показывает, что тучные клетки могут использовать нейтрофилы для усиления своих собственных возможностей — аспект, который может иметь значение для хронических аллергических состояний, при которых воспаление возникает неоднократно», — говорит Тим ​​Лэммерманн.

Исследователи уже начали изучать это взаимодействие при воспалительных заболеваниях, опосредованных тучными клетками, у людей, выясняя, может ли это открытие привести к появлению новых подходов к лечению аллергий и воспалительных заболеваний.