Это микроскопическое изображение кровеносных сосудов (красный), лимфатических сосудов (зеленый) и Chemokin CCL21 (синий), отмеченных разными флуоресцентными цветами. © IST Austria / Группа Sixt
Исследовательская работа группы Майкла Сикста, доцента Института науки и технологий Австрии (IST Austria), опубликованная сегодня в журнале Science, дает новое понимание того, как иммунные клетки проникают через ткани. Полученные данные являются первым доказательством направленной миграции клеток по градиентам концентрации химических сигналов, иммобилизованных в тканях, – концепция, которая давно предполагалась, но так и не была экспериментально подтверждена.
Иммунные клетки постоянно патрулируют наше тело, чтобы проверить наличие посторонних захватчиков, таких как бактерии или вирусы. Для этого они покидают кровоток, активно ползут по тканям и, наконец, снова попадают в кровоток через лимфатические сосуды. Исследования лаборатории Майкла Сикста выясняют, как клетки проходят через ткани, такие как кожа. Считается, что клетки либо ощущают окружающую среду, «касаясь», либо «нюхая»: они прикрепляются к структурным молекулам, таким как белки соединительной ткани, с помощью рецепторов адгезии. Или они «нюхают» растворимые сигнальные молекулы со специализированными поверхностными рецепторами. Считается, что растворенные вещества действуют как ориентиры, поскольку они, как правило, более концентрированы ближе к источнику продукции. Подобно тому, как можно найти цветок по его запаху, клетки могут следовать таким растворимым градиентам. Оба принципа, осязание и обоняние, показали свою эффективность в экспериментах на клеточных культурах. Но как функционирует наведение клеток в реальных тканях, до сих пор неизвестно.
Читать:
Новое исследование подтверждает, что иммунные клетки руководствуются градиентами
Согласно новому исследованию, иммунные клетки кожи мышей используют смешанную стратегию. Они следуют градиентам ориентировочных сигналов, которые не растворимы, но иммобилизованы на молекулах сахара в соединительной ткани. В своей недавно опубликованной работе ученые Майкла Сикста визуализировали как иммунные клетки, в данном случае дендритные клетки, так и сигнал, хемокин CCL21, и записали видеоролики о том, как клетки перемещаются по живым тканям. Исследователи обнаружили, что хемокин вырабатывается исключительно лимфатическим сосудом. Оттуда он распространяется в окружающие ткани, образуя градиент концентрации. В сотрудничестве с Робертом Хаушильдом и Тобиасом Болленбахом, двумя физиками из IST Austria, были составлены подробные количественные карты распределения хемокинов, которые были сопоставлены с маршрутами миграции клеток. Наблюдение и количественный прогноз хорошо совпадают: клетка может найти следующий лимфатический сосуд, сравнивая концентрацию хемокина на его поверхности, а затем ползет к более высокой концентрации. Чтобы это работало, ячейка должна быть только определенного размера, потому что градиенты зашумлены. Маленькая ячейка может легко попасть в локальный пик концентрации, поскольку она не может "видеть" что поблизости есть еще более высокий пик. Чтобы доказать свою концепцию, ученые преодолели градиенты хемокинов в тканях, применив избыток хемокинов извне. Они обнаружили, что это сбивает с толку клетки на пути к лимфатическому сосуду. Когда они высвободили закрепление хемокина на ткани, клетки также запутались, демонстрируя, что градиенты не растворимы, а связаны с тканью.
Майкл Сикст отмечает: "Это первый раз, когда кто-то может напрямую визуализировать и количественно оценить градиент хемокина и показать, как эти градиенты направляют мигрирующие клетки. Вывод о том, что ориентир прикреплен к ткани, имеет большой смысл: если бы он был растворим, даже легкий массаж кожи, вероятно, вызвал бы сдвиг жидкости и разрушил бы градиент. Напротив, иммобилизованный градиент – это постоянная и надежная инфраструктура, которая довольно нечувствительна к турбулентности жидкости, происходящей в большинстве тканей. Важно понимать, как движутся и перемещаются иммунные клетки. Только тогда мы сможем думать о стратегиях изменения их поведения".