Микроскопическая фотография дендритных клеток (зеленый), активно мигрирующих в лимфатических сосудах (красный). Фото: Максимилиан Ничке / ETH Zürich
Не только младенцы ползают. Исследователи ETH показали, что так называемые дендритные клетки, важные клетки иммунной системы, используют аналогичный способ движения чаще, чем предполагалось ранее. Ученые использовали прижизненную микроскопию, чтобы изобразить дендритные клетки, ползающие по лимфатическим сосудам живых животных.
Только представьте, как малыш ползет по полу: он тянется вперед руками и тянет за собой тело и ноги, прежде чем снова протянуть руку вперед. Дендритные клетки, важные клетки иммунной системы, движутся по лимфатическим сосудам очень похожим образом. Это показали исследователи группы Корнелии Халин, доцента Института фармацевтических наук.
Дендритные клетки, особый тип белых кровяных телец, находятся в большинстве тканей тела, где они сканируют инородные частицы, такие как микробы или токсины. Если они сталкиваются с такими частицами, известными как антигены, дендритные клетки захватывают их, а затем мигрируют из ткани в мелкие лимфатические капилляры. Эти капилляры сливаются с более крупными лимфатическими собирающими сосудами, что в конечном итоге приводит к дренированию лимфатического узла. Здесь дендритные клетки могут взаимодействовать с другими клетками иммунной системы ?? в частности с Т-клетками ?? и инициируется иммунный ответ против микроба или токсина. Таким образом, дендритные клетки играют центральную роль в защите организма от чужеродных патогенов.
Активное и пассивное движение
Режим движения дендритных клеток от периферической ткани к дренирующему лимфатическому узлу до сих пор окончательно не изучен. Уже было известно, что дендритные клетки должны активно мигрировать через ткань, чтобы достичь малых лимфатических капилляров. Кроме того, было замечено, что иммунные клетки пассивно перемещаются в больших лимфатических собирающих сосудах, откуда они затем смываются лимфатическим потоком в дренирующий лимфатический узел. Напротив, до сих пор было неясно, как дендритные клетки ведут себя при попадании из ткани в мелкие лимфатические капилляры. По аналогии с их движением в собирающих сосудах, обычно предполагалось, что дендритные клетки также пассивно переносятся потоком лимфы внутри лимфатических капилляров.
Новые научные открытия теперь показали, что это предположение было ложным. Исследователи из группы Корнелии Халин подтвердили наблюдение, недавно опубликованное другой группой: аналогично их способу миграции в ткани дендритные клетки продолжают активно мигрировать при входе в лимфатические капилляры: клетки медленно ползут по стенкам сосудов, как маленькие дети на полу. Кроме того, ученые ETH смогли получить первоначальное представление о молекулярном механизме этого недавно открытого способа миграции.
Выступы ячеек для вытягивания вперед
Используя трансгенных мышей с флуоресцентными кровеносными и лимфатическими сосудами, исследователи смогли наблюдать движение дендритных клеток в коже анестезированных мышей с помощью прижизненной микроскопии. «Клетки образуют выступы в лимфатических капиллярах и тянутся в желаемом направлении», – говорит Максимилиан Нитшке, научный сотрудник группы Корнелии Халин и первый автор исследования. Ученые ETH начали определять, какие молекулы играют роль в активной миграции дендритных клеток в лимфатических капиллярах. В частности, фермент под названием ROCK, по-видимому, играет центральную роль в этом процессе, как показали эксперименты in vivo, в которых активность ROCK была фармакологически заблокирована. Исследователи предположили, что дендритные клетки используют свои выступы, чтобы удерживать молекулы, экспрессируемые в стенке сосуда. Фермент ROCK впоследствии необходим, чтобы разорвать эти связи в задней части клетки, чтобы позволить клетке двигаться вперед.
Лучшее понимание иммунной системы
Интересно, что исследователи заметили, что дендритные клетки «патрулируют». через лимфатические капилляры: клетки не только мигрировали в направлении предполагаемого лимфотока, но иногда также ползли в течение некоторого времени в противоположном направлении. Кроме того, скорость движения клеток в лимфатических капиллярах оказалась значительно ниже скорости лимфотока.
Причина, по которой дендритные клетки движутся по этой, казалось бы, неэффективной схеме, до сих пор неясна. ?? Может быть, во время этого режима медленной миграции дендритные клетки взаимодействуют с другими, еще не идентифицированными клетками и обмениваются важными сигналами, ?? говорит Максимилиан Ничке. Однако он считает, что наиболее вероятной причиной активного режима миграции дендритных клеток может быть следующая: ?? Хотя поток лимфы в небольших лимфатических капиллярах, кажется, быстрее, чем скорость мигрирующих клеток, он все же может быть не таким. достаточно сильный, чтобы обеспечить пассивный транспорт дендритных клеток потоком.?? Таким образом, активное ползание может быть единственным вариантом для клеток, чтобы продвинуться вперед в лимфатических капиллярах.
Потребуются дополнительные исследования, чтобы завершить наше понимание того, как дендритные клетки мигрируют в лимфатические узлы и как этот процесс влияет на индукцию иммунного ответа. Основные идеи, полученные в результате таких исследований, могут помочь в разработке более эффективных вакцин в будущем.
Короткое видео дендритных клеток в лимфатических сосудах (ускоренное ок. 115 раз). Изображение: Максимилиан Ничке / ETH Zürich