Выявлена клеточная связь между нервной и иммунной системами

Специалисты долгое время считали, что нервная и иммунная системы — отдельные совокупности структур и процессов в организме. В то время как первая обрабатывает сенсорные сигналы (среди них — физические, химические, эмоциональные), вторая воспринимает чужеродные субстанции, такие как антигены и опухолевые клетки. Однако им присущ ряд общих свойств и функций.

Американские ученые из Гарвардской школы медицины, Института Броуд, Гарварда, Массачусетского технологического института и Института Рагона обнаружили, что у мышей чувствительные к боли нейроны — структурно-функциональные единицы нервной системы — окружают лимфатические узлы, играющие роль фильтра и очищающие организм от вредных соединений, и могут регулировать их активность. Тем самым авторы исследования, опубликованного в журнале Cell, выявили прямое клеточное взаимодействие между нервной и иммунной системами.

Более ранние работы уже показали возможную связь между нейронами и лимфоузлами, но коллектив ученых из США решил пойти дальше и задействовал множество методов, в том числе расширенную визуализацию, ретроградное отслеживание нейронных связей от точки их завершения до источника, секвенирование одноклеточной РНК и оптогенетику, чтобы подтвердить связи между нейронами, иммунными и другими типами клеток в лимфоузлах грызунов.

Они выяснили, что сенсорные нейроны, берущие начало в области спинного мозга (заднекорешковый ганглий), образуют сеть, которая иннервирует или устанавливает связи по всей периферии лимфатического узла. Что примечательно, из множества сенсорных клеток ганглия лишь некоторые участвовали в соединении с лимфоузлами. «Мы нашли около 20 иголок в стоге сена, которые иннервируют лимфатический узел, — отметила Карли Зиглер, один из авторов исследования. — Идентификация и выделение этого клеточного тела из разнообразного набора нейронов оказались поистине сложной задачей».

Применив метод секвенирования одноклеточной рибонуклеиновой кислоты для анализа экспрессии генов сенсорных клеток, ученые обнаружили, что клетки в основном были нейронами, чувствительными к боли: они сильно различались по экспрессируемым генам. К тому же эти нейроны экспрессировали другие синаптические белки и молекулы клеточной поверхности, нежели сенсорные нейроны, иннервирующие кожу. Следовательно, речь идет о разных способах межклеточной взаимосвязи.

Чтобы удостовериться, что нейроны взаимодействуют с лимфатическим узлом, авторы работы вызвали искусственные иммунные ответы у подопытных грызунов. В результате чувствительные к боли нейроны реагировали повышением своей плотности в увеличивающемся лимфатическом узле. Таким образом ученые подтвердили, что сенсорные нейроны способны ощущать изменения в лимфоузлах и реагировать на них.

Затем команда применила оптогенетику для активации этих нейронов и проследила за изменениями в экспрессии генов определенных клеток лимфатического узла, включая эндотелиальные клетки. «Мы обнаружили, что нейроны действительно могут сильно изменить местную среду лимфатического узла и, по-видимому, специфически влияют на определенные клетки и структуры», — добавила Зиглер.

В планах ученых — продолжить изучение роли нейронов в лимфоузлах и механизмов их взаимодействия, а также, вероятно, узнать, что будет, если отключить клеточную связь между ними.

«Как только вы начнете понимать, как эти системы устроены и каковы механизмы, благодаря которым они выполняют свои функции и соприкасаются друг с другом, это открывает огромные возможности для размышлений о том, как рационально модулировать подобные взаимодействия в качестве возможной терапевтической стратегии, — замечает, в свою очередь, Алекс Шалек, также участвовавший в исследовании. — Мы начинаем выяснять, как собрать воедино наборы инструментов из разных областей. Это поможет получить новое понимание того, как наши тела работают в виде единой интегрированной системы».