Международная группа исследователей выяснила механизм, повышающий риск развития туберкулеза при заражении микобактериями. Это позволило ученым объяснить, почему риск значительно повышен у курильщиков. Результаты исследования опубликованы в журнале Cell.
Попадая в организм (как правило, через дыхательные пути), возбудитель туберкулеза Mycobacterium tuberculosis сталкивается с макрофагами, которые служат первой линией иммунной защиты. Эти клетки поглощают микобактерии и переваривают их с помощью лизосом — органелл, которые наполнены разрушающими белок ферментами. В некоторых случаях возбудителю удается избежать разрушения, и он использует макрофаги для распространения и закрепления в организме. В частности, микобактерия заставляет иммунные клетки собираться в плотные скопления, которые формируют характерные бугорки-гранулемы (отсюда название заболевания — tuberculum на латыни значит «бугорок»). К гранулемам подходят незараженные макрофаги, стараясь уничтожить их путем переваривания погибших иммунных клеток и содержащихся в них микробов. Если это не удается, микобактерии используют погибшие клетки распадающейся гранулемы как питательную среду, а живые — как новое «транспортное средство».
Научный коллектив под руководством Кембриджского и Вашингтонского университетов провел серию экспериментов по заражению модельной рыбки данио-рерио родственником возбудителя туберкулеза Mycobacterium marinum. Секвенирование РНК и количественная ПЦР показали, что наибольшей восприимчивостью к микобактерии обладают мутантные рыбы с недостаточностью SNAPC1В (полипептида 1В комплекса активации малых ядерных РНК). Результатом этой мутации становилось значительное увеличение лизосом макрофагов в объеме и дефиците в них фермента катепсина. Аналогичные изменения клеток наблюдаются у людей с мутациями в гене SNAPC1.
Выполняя свою функцию по очистке тканей от продуктов жизнедеятельности и распада клеток, измененные макрофаги не в состоянии полностью переварить их, и постепенно перегружаются переполненными лизосомами, увеличиваясь в размерах и теряя способность к нормальному передвижению. Такие клетки не могут с достаточной скоростью достичь гранулемы, что позволяет микобактериям размножаться и распространяться.
Russell D. Berg et al., Cell, 2016
Схожий эффект исследователи получили, перегружая макрофаги данио-рерио микроскопическими частицами помеченного флуоресцирующим веществом высокомолекулярного декстрана. Изучая макрофаги, полученные от курильщиков, бывших курильщиков и некурящих, ученые убедились, что многие клетки курильщиков так же, как в эксперименте с рыбами, перегружены лизосомами с твердыми продуктами сгорания и не способны к нормальной миграции и уничтожению микобактерий. У бывших курильщиков доля измененных макрофагов оказалась значительно меньше. Таким образом, курение, как и генетическая предрасположенность, резко повышает риск развития туберкулеза при контакте с возбудителем.
«Хорошая новость заключается в том, что отказ от курения снижает риск — он позволяет неполноценным макрофагам погибнуть естественным путем, после чего их сменяют здоровые клетки», — заключил исследователь Джо Кин (Joe Keane).