Защита в тонком кишечнике строит сети для поимки неприятеля

Микробы в паутине волокон HD6 в искусственных условиях. Снимок сделан при помощи сканирующего электронного микроскопа (фото Charles Bevins laboratory).

Сальмонеллы в отсутствии дефензина (слева) и в его присутствии (справа). Волокна HD6 опутывают бактерии и не дают им внедриться в клетки. Снимок сделан при помощи сканирующего электронного микроскопа (фото Charles Bevins laboratory).

Команда исследователей из университета Дэвиса в Калифорнии (UC Davis) обнаружила, что человеческий пептид альфа-дефензин 6 (HD6) является ключевым компонентом врождённой защитной системы организма. Молекулы пептида закрепляются на поверхности микробов и образуют "наносети", которые окружают, запутывают и блокируют работу микроорганизмов, не давая им вторгаться в клетки тела.

В своей статье в журнале Science учёные описали совершенно новый механизм действия дефензинов.

Дефензины представляют собой семейство небольших пептидов, обладающих антибиотической активностью. Они укрепляют оборонную способность лейкоцитов, защищают клетки от вторжения патогенов и регулируют деятельность дружественных микробов. В организме человека функционируют шесть различных альфа-дефензинов. Два из них (HD5 и HD6) производятся в тонком кишечнике в так называемых клетках Панета.

"За последние 25 лет учёные значительно продвинулись в изучении биологической функции дефензинов, однако роль HD6 оставалась загадкой", — говорит руководитель исследования Чарльз Бевинс (Charles L. Bevins).

Микробиологи исследовали биологическую активность дефензина, используя искусственно выращенные эпителиальные клетки кишечника мыши.

Большинство известных дефензинов уничтожают бактерии, внедряясь в их клеточную стенку. Американские учёные обнаружили, что HD6 в отличие от других собратьев не убивает микробов. Тогда исследователи предположили, что пептид имеет строгую специфичность, то есть взаимодействует только с определёнными патогенами, но и эта гипотеза не нашла подтверждения.

Ключом к разгадке стали два экспериментально установленных факта. Во-первых, исследователи отметили, что при добавлении HD6 в суспензию бактерий или грибков в растворе образуется мутный осадок. Во-вторых, оказалось, что хотя HD6 не убивает вредные микроорганизмы, он защищает мышей от смертельной инфекции.

Методом поверхностного плазмонного резонанса учёным удалось в режиме реального времени проследить за прикреплением HD6 к белкам на поверхности микробиальной клетки и образованием сети волокон.

"Теперь мы знаем, что HD6 играет уникальную роль в работе врожденного иммунитета. Мы обнаружили его способность закрепляться на поверхности микробов и самостоятельно создавать обволакивающую сеть вокруг бактерий, в том числе и патогенных микроорганизмов, таких как сальмонелла и иерсиния, а также грибков и простейших паразитов. Всё это делает кишечник важнейшей частью организма, обладающей мощным и широким спектром защиты от потенциальных угроз", — поясняет Бевинс в пресс-релизе университета.

Серия экспериментов также показала, что в пептиде HD6 существуют критические структурные компоненты. Изменение всего одного из них лишает дефензин возможности самостоятельно образовывать волокна и блокировать действие патогенов.

По мнению исследователей, новое открытие поможет побороть воспалительные заболевания кишечника, особенно болезнь Крона (хроническое воспалительное заболевание кишечника).

Дело в том, что производство дефензинов обычно происходит в трубчатых углублениях тонкого кишечника. У людей с болезнью Крона микроорганизмы накапливаются именно в этих углублениях, что и вызывает хроническое воспаление. Учёные уверены, что заболевание развивается при недостатке или дисфункции HD6.

В дальнейшем команда Бевинса планирует продолжить изучение болезни Крона, чтобы понять, каким образом происходит нарушение работы дефензинов.

Возможно, новые данные помогут подстегнуть выработку организмом этих жизненно важных молекул.