Как яд медузы убивает

В начале ХХ века французский врач Шарль Рише, лауреат Нобелевской премии 1913 года, был поражен гибелью собаки, умершей всего через полчаса после второй инъекции экстракта из ядовитой морской анемоны (Actinia). Смерть животного врач объяснил отсутствием естественного «щита», назвав это явление анафилаксией.

Уже в наше время Энджел Янагихара из Университета Гавайев посвятила более 20 лет раскрытию молекулярных и клеточных механизмов анафилактического шока, вызываемого ожогами ядовитых медуз и других представителей полипов. Их яд, сконцентрированный на кончиках миниатюрных ланцетов, содержит белок порин. Согласно своему названию, этот протеин образует губительные поры в мембранах клеток, вызывая гемолиз (разрушение эритроцитов). Вместе с содержимым красных кровяных клеток в кровь «утекают» и большие количества калия, что приводит к гиперкалиемии и, как следствие, остановке сердца. В журнале PLOS One Янагихара отметила, что с проблемой помогают справиться глюконаты цинка и меди, вводимые мышам после применения больших доз поринов. Журнал Science писал, что Энджел сама чуть не погибла в 1997 году после медузной атаки во время утреннего купания у берегов Гонолулу.

В этом же журнале был представлен более детальный анализ клеточного механизма анафилаксии, ведущую роль в котором играют тучные и дендритные клетки (дендроциты). Первые названы по лесным орехам, устилающим по осени лесную подстилку (орехи вызывают ассоциацию с округлыми пузырьками-везикулами диаметром 0,5–1 микрон, содержащими активные протеины иммунной защиты). Дендроциты же были так названы за свои многочисленные отростки-дендриты, с помощью которых они улавливают различные антигены.

Аномальная реакция иммунных клеток запускается молекулами иммуноглобулинов Е (IgE), улавливающими специфичные для них антигены. В норме именно так работает антительный механизм иммунной защиты, излечивающий нас от того же гриппа. Проблема, однако, в том, что антитела, связавшие чужеродный антиген, могут также реагировать и с белковыми рецепторами на поверхности тучных клеток. В результате начинается бурная дегрануляция последних со всеми вытекающими последствиями. Процесс развивается в ограниченном пространстве вокруг сосудов, где наблюдается тесное соседство тучных и дендритных клеток. Последние буквально «процеживают» кровь сквозь сито своих отростков.

Авторы статьи в Science именно дендроцитам отводят ведущую роль в анафилактическом шоке, который может развиться, например, у детей на введение безобидного новокаина или противооспенную вакцину (с частотами один на миллион!).

Немаловажна в развитии анафилаксии и роль сахара маннозы, белковый рецептор которого также имеется на поверхности дендритных клеток. Выключение гена этого рецептора существенно снижает связывание антигенов дендроцитами и передачу их тучным. Помогает предупреждению шока и выключение гена, кодирующего синтез протеина, которым богаты вакуоли дендритных клеток. Тем самым они теряют способность активировать тучные клетки.

Редакция журнала Science в комментарии «Ключевой ингредиент Т клеток-киллеров» подчеркивает роль «кросс-презентации» белков двух клеточных типов. Новое углубление понимания иммунного механизма, связанного с клеточными взаимодействиями, обещает появление неожиданных молекулярных мишеней в борьбе с измененными и инфицированными клетками.

Инфицированные клетки упомянуты в этом комментарии неспроста, поскольку являются мишенями атаки не только вирусов, но и других клеток, например туберкулезной бациллы, малярийного плазмодия и хламидии. Последняя при этом защищается от иммунных клеток, «одеваясь» в клеточную оболочку. Это выяснили в Кембридже, сотрудники которого опубликовали свои данные в приложении к журналу Nature. Хламидия, оказавшаяся таким образом в «овечьей шкуре», может переходить в латентное состояние или успешно расти и размножаться. Для этого она использует белок с двойной, или дуальной, функцией. Он, с одной стороны, глушит клеточные гены, призванные стимулировать воспаление, а с другой – приостанавливает переработку протеинов внутриклеточной защиты.

Для того, чтобы быть в курсе новостей в сфере науки, подписывайтесь на наш Telegram-канал.