Эволюционная роль гипертермии: молекулярные аспекты
Гипертермия является эволюционно обусловленным физиологическим ответом, формирующим преимущества для выживания организма в условиях инфекционного процесса. До настоящего времени, несмотря на понимание общей значимости данного механизма, множество отдельных аспектов указанного процесса оставались неясны. В недавнем исследовании, проведенном научными сотрудниками Университета Китайской академии наук (University of Chinese Academy of Sciences), Китай, были представлены результаты, согласно которым состояние гипертермии способствует переносу Т-лимфоцитов посредством индукции белком теплового шока 90 (heat shock protein 90 — Hsp90), активации α4-интегрина и передачи соответствующих молекулярных сигналов Т-клеткам. Было показано, что, индуцируя селективное связывание Hsp90 с α4-интегринами, но не с β2-интегринами, гипертермия служит фактором оптимизации α4-интегрин-опосредованной адгезии и трансмиграции Т-клеток в организме. Статья по материалам исследования была опубликована в издании «Immunity» 15 января 2019 г.
Протеин теплового шока Hsp 90 и α4-интегрин: физиология взаимодействия
В ходе работы, проведенной на лабораторных животных с моделированной инфекционной гипертермией, исследователям удалось наблюдать явления трансформации поверхностных мембранных протеинов Т-лимфоцитов, что улучшало миграционные свойства иммуноцитов, позволяя им достигать локусов инфекционного процесса. Ранее было известно, что перемещение иммунных клеток в области инфицированных тканей связано с первичными процессами васкулярной адгезии и последующей трансмиграцией в лимфатические узлы или инфицированные ткани. На данном этапе молекулы, известные как интегрины, экспрессируются на поверхности лимфоцитов. Интегрины же представляют собой молекулы клеточной адгезии, контролирующие доставку лимфоцитов в локусы воспаления. В ходе нового экспериментального наблюдения, исследователи установили, что состояние гипертермии способствует возрастанию экспрессии белка теплового шока Hsp90 в Т-лимфоцитах. Указанный протеин взаимодействует с определенными типами интегрина, представленными на лимфоцитарной мембране — α4-интегринами, которые опосредуют процесс адгезии лимфоцитов к кровеносному сосуду и, в конечном счете, ускоряют миграцию Т-лимфоцитов к очагу инфекционного процесса.
По результатам исследования были получены данные о том, что протеин теплового шока Hsp90, инициация синтеза которого обусловлена гипертермией, связывается с концевыми участками интегрина, вызывая его функциональную активацию. Кроме того, было показано, что один протеин Hsp90 может устанавливать взаимосвязь с двумя интегринами, что приводит к кластеризации интегринов на поверхности лимфоцитов. В результате кластерные интегрины активируют сигнальный путь, который способствует трансмиграции лимфоцитов. По словам авторов исследования, описанные наблюдения позволяют говорить о том, что рассмотренный механизм применим не только к лимфоцитам, но и клеткам моноцитарного ряда. По-видимому, данный механизм является общим и может быть применим для рассмотрения функциональной роли множества различных иммунных клеток, экспрессирующих α4-интегрины.
В параллельных экспериментах учеными были проведены исследования подобных иммунобиологических механизмов в условиях бактериального инфицирования животных, а также других моделей гипертермии для получения подтверждения первичных выводов. Так, в серии последовательных экспериментов были задокументированы результаты, при которых блокирование биохимического пути взаимодействия между протеином теплового шока Hsp90 и интегрином приводило к быстрому летальному исходу у животных. Также было выявлено, что описанный механизм крайне зависим от уровня температуры. В частности, ученые установили, что индукция функциональной активности протеина теплового шока Hsp90 наблюдается лишь при достижении температуры в организме выше 38,5 °C. По мнению авторов, подобные аспекты объясняют целевую эффективность и обратимость обсуждаемого физиологического процесса.
Перспективы патогенетической терапии аутоиммунных заболеваний
В заключение исследователи высказали мнение о том, что другие стрессовые состояния, а не только гипертермия, также способны вызывать экспрессию протеина теплового шока Hsp90. Такие предположения объясняют тезис о том, что при различных патологических состояниях, например, таких как аутоиммунные заболевания или онкологические процессы, может быть задействован метаболический путь активации протеина теплового шока Hsp90 и α4-интегрина. При аутоиммунных процессах аберрантный перенос иммунных клеток в различные органы или ткани может сформировать морфологическую основу аутоиммунного заболевания. Однако блокирование этого метаболического пути, возможно, позволит прервать транспорт иммунных клеток в условиях хронического воспаления или аутоиммунного дисбаланса.
- Cell Press (2019) Fever alters immune cells so they can better reach infections. ScienceDaily, Jan. 15.
- Lin C.D., Zhang Y.H., Zhang K. et al. (2019) Fever promotes T lymphocyte trafficking via a thermal sensory pathway involving heat shock protein 90 and α4 integrins. Immunity, Jan. 15 [Epub. ahead of print].
Наталья Савельева-Кулик
