Иммунные клетки и акулы охотятся одинаково

Т-клетки ищут вторгшегося в организм паразита так же, как акулы и морские черепахи ищут пищу: чередуя топтание на месте с длительными бросками на большие расстояния.

Иммунные клетки, разыскивающие паразитов, ведут себя подобно хищным животным в поисках добычи. Известно, что в ответ на появление в организме паразита иммунитет активирует Т-клетки. Считается, что движение Т-клеток подчиняется сигнальным белкам хемокинам, которые указывают, куда клетке следует направиться. То есть, попросту говоря, иммунные клетки движутся туда, где сигнального белка больше.

Оказалось, что это не совсем так, то есть поведение Т-клеток намного сложнее, чем просто перемещение по градиенту концентрации. Исследователи из Пенсильванского университета (США) изучали перемещение иммунных клеток у мышей, заражённых токсоплазмой. Этот одноклеточный паразит выбирает своей резиденцией мозг животного, и, как следствие, здесь начинается интенсивный синтез хемокина CXCL10. Этот хемокин привлекает Т-клетки; если подавить его синтез, Т-клеток в мозгу будет гораздо меньше, и паразит получит возможность беспрепятственно размножаться.

Благодаря особой методике, которая позволяла следить за перемещениями иммунных клеток в живых тканях, учёные обнаружили, что Т-клетки вовсе не устремляются целенаправленно туда, где находится паразит. То есть они, естественно, учитывают сигнал хемокина, но их движение можно описать как чередование беспорядочных коротких бросков, сменяющихся долгими перемещениями на большое расстояние. Как пишут исследователи в статье, опубликованной в Nature, когда они построили математическую модель, описывающую перемещение иммунных клеток, то обнаружили, что имеют дело с вариацией известной модели Леви. Последняя описывает случайное блуждание частицы; её частным случаем является броуновское движение. Сильно упрощая, можно представить её как отрезки коротких шагов в сочетании с редкими перемещениями на большие расстояния.

Одно из заметных отличий движения иммунных клеток от классической модели Леви было в том, что Т-клетки довольно часто останавливались между серией коротких шагов и броском на длинную дистанцию. Как и клеточные движения, эти паузы были преимущественно короткими, но время от времени клетки замирали надолго. Исследователи отмечают, что точно так же ведут себя морские и наземные животные в поисках пищи: в качестве примеров можно привести акул, морских черепах, пингвинов, зоопланктон, паукообразных обезьян и пчёл. Животные вспоминают про модель Леви, когда вокруг становится мало ресурсов. Чтобы лучше понять преимущества такого способа поиска, авторы работы предлагают вспомнить, как мы действуем, когда ищем дома ключи. Сначала мы топчемся на одном месте, обшаривая, например, диван, затем перемещаемся к столу, обыскиваем его, затем делаем бросок в соседнюю комнату и т. д.

Вот точно так же поступают и хищники — и, как теперь стало ясно, иммунные клетки. Многие патогены умеют прятаться от тех, кто их ищет, поэтому иммунные клетки, вместо того чтобы целенаправленно двигаться к паразиту, должны прочёсывать территорию, где он мог засесть в надежде скрыться от преследования. Скорее всего, полагают авторы, здесь мы имеем дело не с частным случаем, характерным для поиска иммунной системой токсоплазмы; очевидно, такое поведение вообще характерно для Т-клеток, независимо от того, ищут они чужака-паразита или блуждающую раковую клетку.

Подготовлено по материалам Medical Xpress.