Для переходу в активний стан макрофагам потрібен кворум

Простеживши за окремими макрофагами дослідники з'ясували, що перед активацією вони враховують кількість макрофагів навколо: якщо їх набирається достатня кількість, то розгортається повноцінна імунна відповідь, а якщо кворум не набирається, то більшість макрофагів поводяться тихо. Облік голосів проводиться за допомогою молекул TNF, повідомляє стаття в.

Почуття кворуму це феномен, коли при досягненні певної щільності клітини переходять в інший якісний стан. Особливо добре він вивчений у бактерій: деякі з них в умовах перенаселеності переходять від життя поодинці до формування біоплівок і стають небезпечними для свого господаря. Щоб перерахувати один одного, бактерії секретують у невеликій кількості сигнальні молекули, і перевищення їх порогової концентрації в середовищі призводить до зміни активності генів і перемикання поведінки.

Джозеф Малдон (Joseph Muldoon) і його колеги з Північно-Західного інституту в США виявили аналог почуття кворуму у макрофагів. Ці імунні клітини чистять наш організм від старих, зламаних клітин, можуть нападати на бактерії і перетравлювати їх. Щоб їх навчати, на мембранах макрофагів розташовані рецептори, чутливі до ліпополісахариду, компоненту клітинної стінки бактерій. Дізнавшись його, вони переходять в активний стан і готові нападати. Дослідники з'ясували, що перед тим як напасти, макрофаги «проводять перекличку», і починають активні дії в тому випадку, якщо їх кількість вище порогового значення.

Між почуттям кворуму у бактерій і макрофагів є суттєва різниця. У першому випадку при досягненні порогового значення всі бактерії переходять в інший режим, тоді як у макрофагів змінюється пропорція активних і пасивних клітин. Частина з них як і раніше продовжує мляво реагувати на присутність ліпополісахариду, але більшість з «ледачого табору» все-таки переходить в активну форму.

Ключовим сигналом для переходу макрофага в активний стан служить накопичення TNF. Дослідники виявили, що окремі макрофаги всередині культури клітин по-різному відповідають на бактеріальний подразник і по-різному накопичує TNF, причому цю гетерогенність неможливо пояснити генетичними відмінностями або знаходженням на різних стадіях життєвого циклу.

Автори статті припустили, що переходи макрофагів з «лінивого» стану в активний може бути обумовлений щільністю їх колонії. Провівши заміри накопичення TNF у макрофагів в умовах сильної і малої населеності, вони показали, що в умовах щільного заселення набагато більше макрофагів активно накопичує TNF і готове до нападу на бактерії. При цьому у всіх випадках в популяції залишалися як «ліниві» макрофаги, що слабо реагують на присутність бактеріального подразника, так і легковозбудимі.

Для перевірки своєї гіпотези автори змоделювали два варіанти накопичення клітинами TNF: у першому всі клітини лінійно збільшували свою активність пропорційно кількості ліпополісахариду, а в другому враховували сигнали від інших клітин. Для цього є молекулярний механізм: на поверхні клітини розташовані рецептори до TNF, завдяки їм вона відчуває його присутність зовні і збільшує у відповідь на нього синтез TNF всередині клітини. Прикинувши результати обох моделей, вони порівняли їх з реальністю і виявилося, що модель, де враховується позитивне підкріплення від інших макрофагів краще пояснює експериментальні дані.

Автори статті припускають, що прив'язка активності макрофагів до їх чисельності покращує регуляцію і дозволяє з одного боку, посилити відповідь на появу ворогів, а з іншого боку уникнути помилкової активації імунної відповіді.

TNF - це одна з ключових сигнальних молекул імунної системи, і її перевиробництво (або навпаки, недолік) може мати фатальні наслідки. Так, при лікуванні раку Т-клітинами одна з основних проблем це занадто сильна імунна відповідь організму, і блокування TNF дозволяє уникнути цієї проблеми.