Воспалительные реакции у мух дают представление о болезнях человека

Ученые из Института Фрэнсиса Крика обнаружили, что плодовые мушки и люди имеют много общего в воспалительных реакциях на стресс или травму. Их исследование дает представление о болезнях человека и возможных новых методах лечения.

В качестве модели для изучения реакции на актин использовали плодовых мушек Drosophila из-за мощной генетики этого организма и отсутствия у них избыточных генов. Однако результаты проложат путь для будущих исследований того, вызывает ли и как внеклеточный актин воспаление у млекопитающих, включая человека.

Такие события, как травма, ожоги или интенсивные физические упражнения, вызывают воспалительную реакцию. Но в отличие от воспаления, вызванного инфекцией, для этого не требуется проникновения микробов в организм — поэтому оно называется стерильным воспалительным ответом. Хотя стерильное воспаление обычно служит важной цели, считается, что в неконтролируемом состоянии оно способствует развитию многих заболеваний — от рака до нейродегенерации. Все животные должны уметь обнаруживать повреждения, чтобы запускать воспалительные реакции, которые прокладывают путь для восстановления тканей.

Стерильные воспалительные реакции инициируются сигналами от поврежденных клеток. Эти сигналы включают молекулы изнутри клеток, которые оказываются снаружи, когда клеточные мембраны становятся проницаемыми. Такие сигналы известны как паттерны молекулярных структур, ассоциированных с повреждением (DAMPs).

Работа под руководством ученых из Института Фрэнсиса Крика на плодовых мушках Drosophila показала, что актин — обильный белок, составляющий часть цитоскелета клетки, — может действовать как DAMP и индуцировать стерильные воспалительные реакции. Результаты имеют значение для болезней человека, в которых актин был обнаружен в местах, где его быть не должно, — это указывает, что в некоторых случаях белок может провоцировать вредные воспалительные реакции и усугублять заболевание.

Нарен Шринивасан и Оливер Гордон из группы Каэтано Рейс э Соуза в Крике выполнили большую часть работы. Они поясняют: «Стерильное воспаление может быть инициировано, когда молекулы, которые обычно находятся внутри клеток, высвобождаются при гибели клеток и повышении проницаемости их плазматических мембран. Наша лаборатория ранее обнаружила, что у млекопитающих одной из таких молекул является актин. Поскольку актин высоко консервативен в эволюции, мы хотели выяснить, может ли он служить сигналом повреждения тканей у более простых организмов, таких как Drosophila, и является ли последняя полезной моделью для изучения стерильного воспаления».

Исследователи вводили Drosophila очищенный актин и наблюдали признаки системного воспаления. Они показали, что эта реакция зависит от активации сигнального пути JAK/STAT, который, как уже было известно, индуцируется в ответ на широкий спектр различных стрессов, каждый из которых, вероятно, приводит к гибели клеток.

Хотя некоторые части механизма распознавания актина различаются у мух и млекопитающих, похоже, существует общая необходимость в обнаружении внеклеточного актина, что указывает на важность этого пути. Исследование также показало, что другие части сигнального аппарата по сути одинаковы у мух и млекопитающих.

Профессор Рейс э Соуза говорит: «Внеклеточный актин наблюдался в клинических условиях, включая синдром острого респираторного дистресса, болезнь Альцгеймера, ревматоидный артрит, муковисцидоз и другие. Наши данные указывают, что внеклеточный актин может провоцировать воспалительные реакции в этих ситуациях и усугублять заболевание. Следовательно, ограничение доступности актина в кровотоке может помочь смягчить эти повреждающие иммунные реакции. Эту идею мы сейчас исследуем».

Следующим шагом является идентификация рецептора, который распознает актин у Drosophila. Это позволит ученым оценить вклад высвобожденного актина в различные заболевания и найти ортологи (гены с той же функцией) у млекопитающих, включая человека.