Слева гистологический срез толстой кишки мыши при воспалении, справа – здоровая кишка.
Corbin et al. / Science Immunology, 2020
Регуляторный фактор интерферона 5 влияет на дифференцировку моноцитов в CD11c+ воспалительные макрофаги в толстой кишке у мышей. В исследовании, опубликованном в Science Immunology, авторы пишут, что открытие позволяет дополнить картину патогенеза воспалительных заболеваний толстого кишечника, а также раскрывает новые аспекты воспаления, как патологического процесса.
Регуляторный фактор интерферона 5 (IRF5) наряду с другими регуляторными факторами интерферона (IRF1, IRF2, IRF3, IRF4, IRF6, IRF7, IRF8 и IRF9) участвуют в регуляции воспалительного процесса, вызванном бактерией или вирусом. Каждый IRF отвечает за свою функцию в защите организма от инфекций. Известно, что IRF5 действует как молекулярный переключатель макрофагов, отдавая им команды на дифференцировку, размножение и участие в воспалительном процессе. Однако не было ясности, на дифференцировку каких клеток он влияет, а также какова его роль в реализации фенотипа клеток.
В исследовании под руководством Аластэра Корбина (Alastair L. Corbin) из Института ревматологии имени Кеннеди Оксфордского университета подробно описано, как влияет IRF5 на здоровые ткани толстой кишки, какова его роль в дифференцировке моноцитов в макрофагальной системе слизистой оболочки толстой кишки и в костном мозге при воспалении, вызванном бактерией Helicobacter hepaticus.
Сначала группа исследователей изучила влияние IRF5 на здоровые ткани толстой кишки. Ученые сравнивали биопсийные материалы толстой и слепой кишок мышей с не измененным уровнем выработки IRF5 и генетически модифицированных мышей, у которых отключили ген, отвечающий за синтез IRF5. При гистологическом исследовании не найдено (p≤0,01) морфологических отличий между контрольным и измененным образцами. Иммунные клетки собственной пластинки слизистой оболочки (лейкоциты CD45+) посчитали с помощью проточной цитометрии и выяснили, что их количество у мышей без IRF5 сопоставимо с показателями мышей из контрольной группы. Так ученые выяснили, что дефицит IRF5 слабо влияет на здоровую слизистую кишечника. Также ученые обнаружили, что немиелоидные и нелейкоцитарные популяции лейкоцитов (те лейкоциты, которые развились из предшественников клеток соединительной ткани в самой кишке) экспрессируют низкие уровни IRF5 по сравнению с CD11b+ миелоидными клетками. Среди неизмененных мышей относительное число макрофагальных клеток в собственной пластинке было выше, чем у мышей без IRF5 (5,1 процента и 2,9 процента соответственно). Ученые предположили, что IRF5 влияет на дифференцировку моноцитов в макрофаги в собственной пластинке кишки и что дефицит IRF5 может защищать кишку от воспаления.
Гистологические срезы тканей здоровой толстой кишки обычной мыши (слева) и мыши с отключенным геном, отвечающим за продукцию IRF5 (справа). Морфологических отличий нет.
Corbin et al. / Science Immunology, 2020
У обеих групп мышей вызвали колит, путем заражения Helicobacter hepaticus. Рецепторы противовоспалительного интерлейкина-10 заблокировали антителами, чтобы исключить его влияние при проведении исследования. Через 21 день на пике воспалительного процесса ученые не нашли морфологических признаков воспаления у мышей с дефицитом IRF5 (P ≤ 0,05). Количество лейкоцитов, которые определяют системную реакцию организма на воспаление, в собственной пластинке толстой кишки мышей без IRF5 также было на уровне показателей мышей их контрольной группы (P ≤ 0,001). При изучении профиля воспалительной реакции по лимфоцитам Th1 и Th17, которые участвуют в патогенезе колита, IRF5-дефицитные мыши демонстрировали значительно сниженный Th1-эффекторный ответ, количественно выражаемый появлением интерферон-позитивных (IFN+) CD4+ Т-клеток (P ≤ 0,01) и несущественным снижением количества провоспалительного интерлейкина-17a+ Th17-клеток (P ≤ 0,001).
Визуализация активности CD11c и CD206c макрофагов, а также генов этих макрофагов, ответственных за экспрессию специфических маркеров, в слизистой оболочке толстой кишки мышей в здоровом состоянии (слева) и при воспалении (справа) с помощью конфокальной микроскопии. В неизмененной кишке макрофаги имеют базовую активность, необходимую для выполнения текущих задач. При воспалении активность макрофагов повышается.
Corbin et al. / Science Immunology, 2020
При колите IRF5 запускает дифференцировку моноцитов как миелоидного, так и немиелоидного происхождения в CD11c+ макрофаги и в принципе определяет клеточный ответ воспаления. Важно отметить, что IRF5 слабо влияет на дифференцировку моноцитов в костном мозге, в большей степени он работает непосредственно в собственных тканях кишки. Путем угнетения экспрессии генов, отвечающих за деление клетки, IRF5 тонко регулирует пролиферацию CD11c+ макрофагов, выступая ограничителем воспалительного процесса. Ученые исследовали влияние фактора и на другие клетки воспаления: он не влиял (P < 0.0001) на дифференцировку и пролиферацию CD206c+ макрофагов, которые также являются важными участниками воспаления слизистой оболочки толстой кишки, что говорит о специфическом влиянии IRF5 на фагоцитарные клетки.
Оказалось, что IRF5 также регулирует у CD11c+ макрофагов продукцию гуморальных факторов воспаления, таких как молекулы комплекса гистосовместимости, тетраспанины, молекулы комплемента, хемокины, фосфатаза 5, интерлейкин-23, запускающий активацию Т-хелперов, а также фагоцитарные и иммунокомпетентные рецепторы.
На данный момент нет исследований по влиянию IRF5 на воспаление слизистой оболочки кишечника у человека. Методика этого исследования не подходит для аналогичных работ с участием человека, так как этические кодексы большинства стран запрещают эксперименты с геномом живого человека. Ученые предполагают, что данные настоящего исследования репрезентативны и для человека, поскольку воспаление, как типовой патофизиологический процесс схож у большинства млекопитающих. Остается нерешенным вопрос, каким образом IRF5 взаимодействует с клетками на молекулярном уровне: либо IRF5 взаимодействует непосредственно с ДНК, регулируя экспрессию генов, либо регуляция происходит опосредованно через регуляторные белки. Возможно после открытия этих механизмов врачи изобретут новые подходы к лечению воспалительных заболеваний кишечника.
От редактора
В начале изначальной версии заметки (и в заголовке) по ошибке вместо регуляторного фактора интерферона 5 упоминался просто интерферон 5. Приносим извинения читателям.
В одной из наших статей мы рассказывали про другое исследование одного из заболеваний кишечника: у мышей нашли связь развития рака кишечника с действием антибактериального компонента мыла и зубных паст.
Вячеслав Гоменюк