Иммунная система постоянно патрулирует организм в поиске патогенов, поврежденных или раковых клеток. Эффективность этой защиты напрямую зависит от скорости иммунных клеток, или лейкоцитов. Они должны быстро прибыть к месту повреждения либо инфекции, чтобы нейтрализовать угрозу и запустить процессы заживления.
Один из самых древних и универсальных защитных механизмов — лихорадка, или контролируемое повышение температуры тела. Этот ответ на инфекцию сохранялся при эволюции на протяжении более 600 миллионов лет как у теплокровных, так и у холоднокровных животных. Давно известно, что жар помогает бороться с болезнью, ускоряя созревание дендритных клеток или усиливая активность других защитников.
Несмотря на понимание общей пользы лихорадки, конкретные механизмы ее влияния на уровне отдельной клетки оставались не до конца раскрыты. Было неясно, как именно лейкоцит «чувствует» изменение температуры и какая молекулярная машина заставляет его двигаться быстрее. Новое исследование восполнило этот пробел, детально описав биофизическую основу процесса.
Группа ученых систематически анализировала, как температура влияет на клетки иммунитета. Исследователи работали с разными типами лейкоцитов человека (Т-клетками, макрофагами и дендритными клетками), а также наблюдали за клетками в живых организмах — у личинок рыбок данио-рерио и в образцах тканей мышей. Результаты опубликованы в журнале Developmental Cell.
Сначала специалисты изучили реакцию в более естественных условиях. У личинок данио-рерио после небольшого повреждения хвоста нейтрофилы двигались к ране гораздо быстрее при температуре 34 °C по сравнению с 24 °C. Аналогичный эффект наблюдали в образцах ткани мыши: при повышении температуры с 25 °C до 41 °C дендритные клетки значительно активнее проникали в лимфатические сосуды. Количество клеток внутри сосудов при «лихорадке» было на 60% выше.
Чтобы доказать, что клетки ускоряются сами по себе, а не под действием изменений в окружающих тканях, их поместили в контролируемые лабораторные условия. В специальных камерах и трехмерных коллагеновых гелях разные типы иммунных клеток человека демонстрировали тот же эффект. При росте температуры с 25 °C до 41 °C их скорость увеличивалась вплоть до 10 раз.
Для поиска молекулярного механизма создали уникальный термомикроскоп. Он позволял с помощью лазера локально и очень быстро нагревать отдельные участки клетки, одновременно измеряя температуру и наблюдая за реакцией. Лейкоциты реагировали на нагрев практически мгновенно — менее чем за две секунды. Реакция была полностью обратимой: при отключении нагрева клетка тут же замедлялась. Это исключило участие медленных процессов, таких как активация генов или синтез белков теплового шока.
Финальные тесты указали на ключевого участника — двигательный белок миозин II. Он отвечает за мышечные сокращения и клеточную подвижность, работая как мотор. Исследователи химически заблокировали его активность с помощью вещества блеббистатина. После этого иммунные клетки полностью утратили способность ускоряться при повышении температуры, хотя в остальном оставались подвижными. Это подтвердило, что именно термочувствительность миозина II лежит в основе всего процесса.
Таким образом, температура тела — это точный физический инструмент для регуляции скорости иммунного ответа. Открытый механизм показывает, как повышение температуры напрямую влияет на активность белка-мотора миозина II, превращая его в «ускоритель» для иммунных клеток.