Гормоны стресса перестраивают иммунитет во время нехватки продовольствия

Фото из открытых источников

Согласно исследователям из Медицинского центра Вейлл Корнелл, в условиях нехватки пищи гормоны стресса заставляют иммунную систему работать в «режиме пониженной мощности», чтобы сохранить иммунную функцию и одновременно сэкономить энергию. Эта перестройка имеет решающее значение для борьбы с инфекциями в условиях нехватки продовольствия.

«И голод, и инфекционные заболевания сопровождали нас на протяжении всей нашей эволюционной истории и часто возникали одновременно. Однако о том, как питание влияет на иммунную систему, известно немного», — говорит ведущий автор исследования Николас Коллинз из Института исследований воспалительных заболеваний кишечника им. Джилл Робертс и Центра питания им. Фридмана в Корнеллском университете имени Вейлла.

Ответ может иметь важное значение для оказания помощи 47 миллионам американцев, испытывающих нехватку продовольствия и ежедневно сталкивающихся с риском инфекционных заболеваний. «Для запуска иммунного ответа против инфекций требуется много энергии. Мы обнаружили скоординированную систему, которая поддерживает функцию иммунной системы, изменяя состав и метаболизм иммунных клеток», — поясняет Коллинз.

Результаты исследования, опубликованные в журнале Immunity, показали, что мыши, получавшие низкокалорийную диету, боролись с инфекцией так же эффективно, как и мыши, получавшие полноценное питание, но при этом потребляли очень мало глюкозы. Это стало возможным благодаря глюкокортикоидам — гормонам стресса, известным своей ролью в регулировании уровня глюкозы в крови. Исследователи установили, что глюкокортикоиды действуют как главные дирижеры, реорганизуя иммунные клетки и их энергопотребление, обеспечивая тем самым преимущество в выживании.

Чтобы понять сложные взаимодействия, участвующие в иммунном ответе в условиях дефицита питательных веществ, Коллинз с командой соисследователей посадили мышей на диету с 50% ограничением калорий, а затем подвергли животных воздействию бактерий, поражающих кишечник. У мышей, получавших стандартную диету, произошел метаболический сбой — резко упал уровень глюкозы в крови и масса тела.

Исследователи ожидали, что это произойдет со всеми животными, поскольку активизация иммунного ответа может потреблять до 30% всех запасов энергии организма. Но у мышей, получавших ограниченное количество калорий, иммунная система, по-видимому, функционировала совершенно нормально, практически не используя глюкозу.

Чтобы разгадать эту загадку, исследователи провели инвентаризацию иммунных клеток инфицированных животных и обнаружили, что количество Т-клеток, которые обычно нацелены на вторгшиеся микробы, было снижено у мышей, получавших ограниченное количество калорий. Вместо этого количество короткоживущих нейтрофилов, которые являются первыми клетками, реагирующими на инфекцию, увеличилось вдвое по сравнению с нормой, и они обладали заметно улучшенными способностями к уничтожению патогенов. По-видимому, эти клетки работали в энергосберегающем режиме, потребляя гораздо меньше глюкозы, чем нейтрофилы у хорошо питающихся животных.

«Таким образом, этот гормон перестраивает иммунную систему, чтобы устранить инфекцию, не допуская при этом падения уровня сахара в крови, что спасает животных, находящихся на диете с ограничением калорий, от недоедания», — говорит Коллинз.

Исследователи открывают новые горизонты, описывая, как внезапное снижение потребления пищи вызывает повышение уровня глюкокортикоидов, что приводит к двум основным изменениям. Во-первых, организм перераспределяет определенные иммунные клетки — особенно наивные Т-клетки — в костный мозг, который становится своего рода «убежищем» на случай, если эти клетки понадобятся. Во-вторых, во время инфекции глюкокортикоиды смещают иммунный ответ от энергоемких Т-клеток к нейтрофилам — многочисленным клеткам, которые действуют как немедленные, но недолговечные защитники.

Помимо устранения текущей инфекции, глюкокортикоиды подготавливают иммунную систему к повторным столкновениям с инфекционными агентами. Гормоны не только заставляют Т-клетки-киллеры снижать активность, а нейтрофилы — повышать, но и обеспечивают сохранение Т-клеток памяти для будущих противостояний.

«Глюкокортикоиды уменьшают количество иммунных клеток, которые потребляют больше всего энергии, сохраняя при этом те, которые имеют решающее значение для защиты от будущих инфекций», — резюмирует Коллинз. «Таким образом, эти гормоны участвуют на каждом этапе процесса борьбы с инфекцией. Поскольку глюкокортикоиды вырабатываются не только при ограничении питательных веществ, но и при любой форме стресса, наши выводы могут иметь более широкое применение».