Исследование обнаружило способность жировых (или липидных) капель как убивать патогены, так и создавать метаболическую среду, помогающую защищать клетку-хозяина. По словам ученых, их открытие может послужить основой для будущих антимикробных стратегий.
Липидные (или жировые) капли накапливаются в клетках и служат органеллами хранения липидов / © Science
Организм использует множество тактик для борьбы с патогенами. И команда ученых из Испании, Австралии и Бразилии обнаружила еще одно перспективное оружие — жировые (или липидные) капли. Исследование опубликовано в журнале Science.
Жировые капли — основные органеллы хранения липидов эукариотических клеток и источник питательных веществ для внутриклеточных патогенов. Они обеспечивают энергию для биения сердца, метаболических функций печени или движения мышц. «Липидная капля похожа на кладовую наших клеток, в которой мы накапливаем пищу. Это происходит во всех эукариотических клетках — от дрожжей и насекомых до растений или млекопитающих», — рассказал Альберт Поль из Института биомедицинских исследований Августа Пи-и-Суньера (Барселона).
Когда вирусы или бактерии заражают клетку-хозяина, им требуется много питательных веществ для размножения и достижения жировых капель. Но, как оказалось, эти капли способны «улавливать» атакующие патогены, заманивая бесплатной пищей, а затем убивать их комплексами противовирусных белков. Подобный механизм работает во всех клетках организма, а не только в специальных клетках иммунной системы, таких как макрофаги (способны к активному захвату и перевариванию бактерий, остатков погибших клеток и других чужеродных или токсичных частиц).
Авторы исследования вводили мышам липополисахарид — макромолекулу, состоящую из полисахарида, ковалентно соединенного с липидом; основной компонент клеточной стенки грамотрицательных бактерий. Этот токсин стимулировал клетки в печени подопытных производить больше липидных капель и увеличивать размер уже существующих.
«Мы показали, что липидные капли у млекопитающих наделены опосредуемой белком антимикробной способностью, которая регулируется сигналами об опасности. В ответ на липополисахарид множество защитных белков хозяина, включая интерферон-индуцируемые гуанозинтрифосфатазы и антимикробный кателицидин, собирались в кластеры. Липополисахарид дополнительно способствует физическому и функциональному разъединению липидных капель с митохондриями, снижая метаболизм жирных кислот и увеличивая контакты липидных капель с бактериями. Таким образом, жировые капли активно участвуют во врожденном иммунитете млекопитающих», — добавили ученые.
Сравнивая площадь поверхности липидных капель в нормальных и инфицированных клетках, ученые обнаружили 689 белков (317 обогащенных и 372 восстановленных), которые будут выполнять защитную функцию во время контакта с патогеном. «Мы сосредоточились на шести из этих белков и показали, что они защищают клетку от заражения различными типами бактерий», — отметила Марта Бош, ведущий автор исследования.
Когда специалисты выделили липидные капли инфицированных и неинфицированных грызунов и добавили их в чашку Петри с кишечной палочкой, оказалось, что липидные капли в любом случае убивают часть бактерий, но те, которые взяли у инфицированных мышей, были сильнее. Аналогичную реакцию наблюдали, когда человеческие макрофаги подвергали воздействию бактериального токсина: клетки, несущие дополнительные липидные капли, лучше убивали кишечную палочку, чем немодифицированные белые кровяные клетки.
Теперь цель ученых — выяснить, как липидные капли на самом деле нацеливаются на бактерии, а затем разработать новые методы лечения и борьбы с инфекциями, которые не зависят от антибиотиков. «Наше исследование представляет собой смену парадигмы, поскольку до сих пор считалось, что липидные капли служат вирусам или бактериям во время заражения, — добавил Альберт Поль. — Мы расшифровали важный защитный механизм, который можно использовать для разработки новых терапевтических стратегий, чтобы остановить инфекции».
