Исследователи обнаружили, как иммунные клетки распознают и «вынюхивают» патогенные микроорганизмы.

Толл-подобные рецепторы представляют собой уникальный класс клеточных рецепторов, которые распознают эволюционно стабильные (то есть слабо изменяющиеся при случайных мутациях) структуры микроорганизмов и активируют клеточный иммунный ответ на них.

Интересно, что эти рецепторы функционируют аналогично обонятельным — они активируются при получении определенного сигнала тревоги, «вынюхивая» бактерии: этот сигнал инициирует внутри клеток цепь реакций, таких как фагоцитоз (процесс активации клеток иммунной системы, которые поглощают чуждые организмы, вирусы и бактерии), в то время как другие иммунные клетки вызывают «подкрепление», посылая специальные сигналы и тем самым способствуя воспалению.

Существует несколько групп Толл-подобных рецепторов, каждая из которых реагирует на различные «запахи» (молекулы, которые в процессе эволюции стали важными сигналами тревоги). Ранее ученые не могли точно определить, какие именно реакции возникают при обнаружении сигнала. Проблема заключалась в том, что разные молекулы могут активировать один и тот же Толл-подобный рецептор, вызывая различные реакции, а традиционные методы исследований занимали много времени и требовали флуоресцентной маркировки.

По этой причине авторы научной работы, представленной в журнале Nature Communications, разработали и применили биосенсорный метод, который позволяет в реальном времени отслеживать активацию Толл-подобных рецепторов в естественной среде без использования флуоресцентных меток. С помощью этого метода можно наблюдать изменения в форме клеток, когда они вступают в контакт с липополисахаридами сигнальных молекул. Напомним, что липополисахарид является основным компонентом наружного слоя мембраны таких грамотрицательных бактерий, как Escherichia coli и Salmonella typhimurium.

Для этого ученые разместили клетки с образцами на прозрачной пластине со специальным покрытием и направили на них широкополосный источник света снизу. В результате изменений (при взаимодействии Толл-подобных рецепторов с липополисахаридами кишечной палочки и сальмонеллы) определенные длины волн света отражались на покрытии — в зависимости от процессов внутри клетки.

Таким образом, научная группа продемонстрировала, что структурные изменения внутри клеток проявляются всего через несколько минут после добавления сигнальной молекулы. Хотя оба компонента стимулировали один и тот же Толл-подобный рецептор, их отраженный спектр отличался.

«Это свидетельствует о том, что один и тот же рецептор активируется различными молекулами по-разному и затем вызывает специфические реакции в зависимости от сигнала», — заключили авторы научной работы.

Их метод позволяет более детально объяснить механизм работы Толл-подобных рецепторов и может привести к разработке новых терапевтических средств, способных усилить иммунный ответ для лечения таких воспалительных и аутоиммунных заболеваний, как сепсис, ревматоидный артрит, болезнь Альцгеймера и некоторые виды рака.