Жовта клітина, зображена тут, вивільнила структуру під назвою NET (зелена), щоб захопити бактерії-вторговці (помаранчева). (Зображення: CHDENK, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons)
Мітохондрії були відомі переважно як компоненти клітин, що виробляють енергію. Але вчені дедалі частіше виявляють, що ці маленькі органели роблять набагато більше, ніж просто живлять клітини. Вони також беруть участь у імунних функціях, таких як контроль запалення, регулювання клітинної смерті та реагування на інфекції.
Дослідження, проведені моїми колегами та мною, показали, що мітохондрії відіграють ще одну ключову роль в імунній відповіді: відчувають бактеріальну активність і допомагають нейтрофілам, типу лейкоцитів, захоплювати та знищувати їх.
Вам може сподобатися
-
Як битва між вірусами та бактеріями може допомогти нам перемогти супербактерії
-
«Мінімозки» розкривають секрети формування ключових клітин мозку в утробі матері
-
Спеціальний захист може допомогти людським яйцеклітинам залишатися свіжими з віком організму
Секретна зброя імунної системи
Нейтрофіли є найпоширенішим типом імунних клітин і служать першими реагуючими клітинами імунної системи. Одним з їхніх ключових захисних механізмів є вивільнення нейтрофільними позаклітинними пастками, або нейротрансмиттерами (NET) — павутиноподібними структурами, що складаються з ДНК та антимікробних білків. Ці липкі NET захоплюють і нейтралізують мікроби, що вторгаються, запобігаючи їх поширенню в організмі.
Донедавна вчені вважали, що утворення NET в першу чергу провокується клітинним стресом та пошкодженням. Однак наше дослідження показало, що мітохондрії можуть виявляти специфічний бактеріальний побічний продукт — лактат — і використовувати цей сигнал для ініціювання утворення NET.
Коли мітохондрії (зображені вище) функціонують неправильно, це може послабити імунний захист організму.
Лактат зазвичай асоціюється з м'язовою втомою у людей. Але в контексті бактеріальних інфекцій він відіграє іншу роль. Багато бактерій вивільняють лактат як частину власного виробництва енергії. Моя команда виявила, що як тільки бактерії поглинаються компартментом клітини, який називається фагосомою, нейтрофіли можуть відчувати присутність цього лактату.
Усередині фагосоми цей лактат повідомляє нейтрофілу про присутність бактерій і про те, що антибактеріальних процесів недостатньо для знищення цих патогенів. Коли мітохондрії в нейтрофільних клітинах виявляють цей лактат, вони починають сигналізувати клітині про необхідність позбутися нейротрансмітерних тканин (НЕТ), які захопили бактерії. Як тільки бактерії виходять з клітини, інші імунні клітини можуть їх знищити.
Коли ми блокували здатність мітохондрій відчувати лактат, нейтрофіли не могли ефективно виробляти нейротрансмиттери (NET). Це означало, що бактерії мали більше шансів уникнути захоплення та розмножитися, що показує, наскільки важливим є цей механізм для імунного захисту. Цей процес підкреслює складний діалог між метаболізмом бактерій та енергетичним апаратом клітини-хазяїна.
Дивовижним це відкриття робить те, що мітохондрії всередині клітин здатні виявляти бактерії, що потрапили у фагосоми, навіть якщо мікроби знаходяться в окремому просторі. Якимось чином мітохондріальні сенсори можуть вловлювати сигнали з цих компартментів — вражаючий подвиг клітинної координації.
Вам може сподобатися
-
Як битва між вірусами та бактеріями може допомогти нам перемогти супербактерії
-
«Мінімозки» розкривають секрети формування ключових клітин мозку в утробі матері
-
Спеціальний захист може допомогти людським яйцеклітинам залишатися свіжими з віком організму
Вплив на мітохондрії для боротьби з інфекціями
Наше дослідження є частиною зростаючої галузі під назвою імунометаболізм, яка досліджує, як метаболізм та імунна функція тісно пов'язані. Замість того, щоб розглядати клітинний метаболізм виключно як засіб вироблення енергії, дослідники зараз визнають його центральним рушієм імунних рішень.
Мітохондрії знаходяться в центрі цієї взаємодії. Їхня здатність відчувати, реагувати та навіть формувати метаболічне середовище клітини надає їм вирішальну роль у визначенні того, як і коли розгортаються імунні відповіді.
Наприклад, наші результати пояснюють, чому пацієнти з хронічним аутоімунним захворюванням, яке називається системним червоним вовчаком, часто страждають від рецидивуючих інфекцій. Мітохондрії в нейтрофілах пацієнтів з вовчаком не можуть належним чином розпізнати бактеріальний лактат. В результаті вироблення NET значно знижується. Ця мітохондріальна дисфункція може пояснити, чому пацієнти з вовчаком більш вразливі до бактеріальних інфекцій, навіть якщо їхня імунна система постійно активована через захворювання.
Це спостереження вказує на центральну роль мітохондрій у балансуванні імунних реакцій. Воно пов'язує дві, здавалося б, не пов'язані між собою проблеми: надмірну активність імунітету, яка спостерігається при вовчаку, та ослаблення імунітету, таке як підвищена сприйнятливість до інфекцій. Коли мітохондрії працюють правильно, вони допомагають нейтрофілам здійснити ефективну, цілеспрямовану атаку на бактерії. Але коли мітохондрії порушені, ця система руйнується.
Наше відкриття того, що мітохондрії можуть відчувати бактеріальний лактат, щоб запускати утворення нейроендокринних пептидів (НЕП), відкриває нові можливості для лікування інфекцій. Наприклад, препарати, що посилюють мітохондріальне сприйняття, можуть збільшити вироблення НЕП у людей з ослабленою імунною системою. З іншого боку, при станах, коли НЕП сприяють пошкодженню тканин, таких як важкий перебіг COVID-19 або аутоімунні захворювання, може бути корисним обмежити цю реакцію.
ПОВ'ЯЗАНІ ІСТОРІЇ
— 8-річна дитина з рідкісним, смертельним захворюванням демонструє значне покращення після експериментального лікування
—Дослідження близнюків виявляє ознаки розсіяного склерозу, які можна виявити до появи симптомів
— Вчені щойно відкрили одну молекулу, яка може лікувати рідкісні, руйнівні мітохондріальні захворювання
Крім того, наше дослідження порушує питання про те, чи використовують інші імунні клітини подібні механізми для виявлення мікробних метаболітів, і чи можуть інші бактеріальні побічні продукти служити імунними сигналами. Більш детальне розуміння цих шляхів може призвести до нових методів лікування, які точніше модулюють імунні відповіді, зменшуючи побічні пошкодження, зберігаючи при цьому антимікробний захист.
Мітохондрії — це не просто центри клітини, вони є сторожовими вежами імунної системи, що реагують навіть на найслабші метаболічні сигнали бактеріальних загарбників. У міру того, як розуміння дослідниками їхньої ролі розширюється, зростає і наше усвідомлення складності — і адаптивності — наших клітинних захисних механізмів.
Цю відредаговану статтю перевидано з видання The Conversation за ліцензією Creative Commons. Прочитайте оригінальну статтю.
Ендрю Монтейт, доцент кафедри мікробіології, Університет Теннессі
Місія лабораторії Монтейта полягає у дослідженні делікатного балансу між метаболічними та запальними процесами, а також того, як порушення цієї рівноваги сприяють розвитку захворювань. Вона використовує досвід у сфері боротьби з різними захворюваннями з метою розробки впливових імунологічних відкриттів та застосування наших висновків для покращення здоров'я людини.
Ви повинні підтвердити своє публічне ім'я, перш ніж коментувати
Будь ласка, вийдіть із системи, а потім увійдіть знову. Після цього вам буде запропоновано ввести своє ім'я для відображення.
Вийти Читати далі
Як битва між вірусами та бактеріями може допомогти нам перемогти супербактерії
«Мінімозки» розкривають секрети формування ключових клітин мозку в утробі матері
Спеціальний захист може допомогти людським яйцеклітинам залишатися свіжими з віком організму
Залишки стародавніх вірусів складають 40% нашого геному. Вони можуть спровокувати дегенерацію мозку.
Вірус «російської матрьошки» ховається всередині смертельного грибка, що робить його ще небезпечнішим для людей.
Вражаючі зображення фіксують, як антибіотик знищує бактерії в режимі реального часу
Найновіше в галузі імунної системи
Дослідження близнюків виявляє ознаки розсіяного склерозу, які можна виявити до появи симптомів
Вчений, який відкрив «пожежну сигналізацію» організму проти вторгнення бактерій, отримав премію Ласкера в розмірі 250 000 доларів.
Чому укуси комарів у деяких людей сверблять сильніше, ніж в інших? Нове дослідження натякає на відповідь
Вчені вивели найбільше людиноподібних мишей на сьогоднішній день
Знайдено головний регулятор запалення — і він знаходиться у стовбурі мозку
Жінки в 4 рази частіше хворіють на аутоімунні захворювання, ніж чоловіки. Можливо, причиною є Х-хромосома.
Останні новини
Телескоп Джеймса Вебба знайшов «дивовижні» докази того, що чорна діра пройшла крізь галактику, залишивши після себе величезний шрам
Дослідження показує, що деяких голих землекопів вважають чистильниками туалетів
Вчені винайшли прототип «Pulse-Fi» — Wi-Fi пульсометра, який дешевше налаштувати, ніж найкращі портативні пристрої
Матеріали з “Гаррі Поттера” принесли трьом вченим Нобелівську премію з хімії
Психоделічний напій, можливо, допоміг доінкській імперії в Перу зблизити елітних аутсайдерів та зміцнити владу
Марсіанський орбітальний зонд зафіксував «найближче зображення» міжзоряної комети 3I/ATLAS
ОСТАННІ СТАТТІ
Дослідження показує, що деяких голих землекопів вважають чистильниками туалетів.
Live Science є частиною Future US Inc, міжнародної медіагрупи та провідного цифрового видавництва. Відвідайте наш корпоративний сайт.
- Про нас
- Зверніться до експертів Future
- Умови та положення
- Політика конфіденційності
- Політика щодо файлів cookie
- Заява про доступність
- Рекламуйтеся у нас
- Веб-сповіщення
- Кар'єра
- Редакційні стандарти
- Як запропонувати нам історію
© Future US, Inc. Повний 7-й поверх, 130 West 42nd Street, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, 10036.
var dfp_config = { “site_platform”: “vanilla”, “keywords”: “type-crosspost,exclude-from-syndication,serversidehawk,videoarticle,van-enable-adviser-
Sourse: www.livescience.com
