Согласно новому исследованию, проведенному учеными из Университета Иллинойса в Чикагском медицинском колледже, клетки, выстилающие кровеносные сосуды в легких, которые подвергаются воздействию бактериальных токсинов, умирают нелегко.
Когда эти клетки кровеносных сосудов вступают в контакт с бактериальными токсинами, называемыми липополисахаридами, происходит взрывная форма гибели клеток, известная как пироптоз. Пироптоз инициируется ферментом каспаза-11 у мышей и каспазами 4 и 5 у людей. Без этих ферментов не может возникнуть пироптоз, что делает эти каспазы привлекательными мишенями для лекарств, которые могут предотвратить повреждение тканей, вызванное инфекциями.
"Есть несколько способов, которыми клетка может умереть," сказал доктор. Джалис Рехман, доцент медицины и фармакологии Медицинского колледжа UIC и соавтор статьи, опубликованной в Journal of Clinical Investigation. "При пироптозе клетки выходят на ура."
Пироптоз был зарегистрирован только в нескольких типах клеток, в первую очередь в иммунных клетках, называемых макрофагами. При пироптозе внешний триггер активирует каспазы внутри клетки, которые, в свою очередь, активируют провоспалительные молекулы, называемые цитокинами. Когда клеточная мембрана разрушается, цитокины вырываются из клетки и сигнализируют соседним иммунным клеткам, чтобы они собирались в область, чтобы нейтрализовать микробы и предотвратить дальнейшее повреждение. Слово «пироптоз» происходит от греческого слова «огонь».
Пироптоз, вероятно, развился как полезный сигнал тревоги для усиления воспалительной реакции за счет высвобождения мощных цитокинов в условиях инфекции. В то время как выброс цитокинов помогает сигнализировать соседним иммунным клеткам о необходимости сильного ответа, при некоторых тяжелых инфекциях цитокины, выделяемые при пироптозе, могут вызывать чрезмерное повреждение тканей.
Во время тяжелой инфекции бактерии, выделяющие липополисахариды, могут попасть в кровоток. Эти инфекции особенно опасны, если попадают в сосуды легких. Когда большое количество клеток, выстилающих кровеносные сосуды в легких, вступают в контакт с бактериальными токсинами, кровеносные сосуды становятся негерметичными и позволяют жидкости проникать в легкие. Это тяжелое осложнение инфекций кровотока называется острым повреждением легких. Газообмен в легких серьезно нарушается во время острого повреждения легких, что является одной из причин высокой смертности пораженных пациентов.
"Наша работа показывает, что пироптоз эндотелиальных клеток, выстилающих кровеносные сосуды, может быть одной из причин, почему бактериальные инфекции могут вызывать такие серьезные повреждения легких у некоторых пациентов," сказал Асрар Малик, выдающийся профессор семьи Швеппе и глава фармакологии Медицинского колледжа UIC и соавтор статьи.
Примерно 200000 человек в США.S. ежегодно испытывают острое повреждение легких, и от 30 до 40 процентов всех случаев могут быть фатальными. В настоящее время стандартным лечением является поддерживающая терапия, например искусственная вентиляция легких.
Исследователи заметили, что мыши, которым вводили липополисахарид или бактерии, выделяющие липополисахариды, имели очень высокий уровень смертности, за исключением мышей, у которых ген каспазы 11 был удален в эндотелиальных клетках кровеносных сосудов. У этих мышей была гораздо более высокая выживаемость и меньше жидкости в легких.
"Каспаза-11 явно необходима для активации пироптоза в эндотелиальных клетках мышей," Рехман сказал. "Лекарства, которые блокируют этот путь, или соответствующие человеческие каспазы 4 и 5, могут помочь предотвратить или уменьшить степень повреждения легких."