Впервые визуализирована работа адаптивной иммунной системы у рыб

Исследователи из Университета Висконсин-Мэдисон впервые визуализировали адаптивную иммунную систему у немиллиметрового вида в действии. Это достижение может иметь значение для ряда научных целей: от улучшения вакцин для диких животных до лучшего понимания фундаментальных процессов болезни и, возможно, эволюции самого адаптивного иммунитета.

Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, с беспрецедентной детализацией отслеживает движение иммунных клеток в организме рыбки данио-рерио. Оно выявило системную циркуляцию клеток по телу организма — явление, которое ранее никогда не документировалось.

Исследователи изначально не ставили такой цели. "Это было совершенно непреднамеренно", — говорит Таннер Робертсон, постдокторант кафедры медицинской микробиологии и иммунологии, руководивший работой. Ранее он изучал болезни человека на мышиных моделях. Мыши полезны отчасти потому, что, как млекопитающие, имеют сеть лимфатических узлов, играющих ключевую роль в адаптивной иммунной системе. У многих других животных, включая данио-рерио, лимфатических узлов нет, что ставило вопрос: как же работает их адаптивный иммунитет?

Почти все позвоночные имеют адаптивную иммунную систему. У млекопитающих лимфатические узлы и сосуды составляют физическую инфраструктуру для перемещения Т-клеток. Однако птицы, рептилии, амфибии и челюстные рыбы также обладают адаптивной иммунной системой, но лишены лимфатических узлов. Как эти системы работают, оставалось неясным.

Используя сложную систему визуализации и генетически модифицированных данио-рерио, остающихся прозрачными во взрослом возрасте, команда смогла отследить иммунные клетки, экспрессирующие флуоресцентные белки.

Была обнаружена удивительно организованная сеть иммунных клеток. В частности, Т-клетки перемещались по телу рыбы через карманы, образующиеся между чешуйками. В этих карманах флуоресцентные клетки формировали регулярно повторяющийся ромбовидный узор, зеркально отражающий форму самих чешуек.

"Мы обнаружили, что эти клетки могут двигаться в процессе, называемом коллективной миграцией, что является очень эффективным способом быстрого перемещения клеток", — говорит Анна Хуттенлохер, профессор UW–Madison, консультировавшая исследование.

Предыдущие работы предполагали, что Т-клетки у других животных, включая млекопитающих, могут мигрировать схожим образом, но явление никогда не наблюдалось напрямую. "Насколько нам известно, сеть, организующая Т-клетки в повторяющийся узор, никогда ранее не наблюдалась ни у одного организма", — отмечает Хуттенлохер.

Исследователи выяснили, что этот упорядоченный трафик Т-клеток функционирует аналогично лимфатическим узлам млекопитающих. При заражении рыбы поведение Т-клеток меняется: вместо непрерывной циркуляции их движение становится более случайным, так как они начинают искать антигены.

Новое исследование не только проливает свет на работу иммунной системы данио-рерио, но и ставит новые вопросы. "Это один из тех проектов, где, я думаю, мы создали больше вопросов, чем ответили", — говорит Робертсон. Неизвестно, существует ли описанная сеть у других животных. Это приближает к решению важного академического вопроса о том, как эволюционировала иммунная система.