Кожа обладает неожиданным секретом укрепления защитных сил организма

Фото из открытых источников

Ученые обнаружили, что клетки кожи могут выступать в качестве датчиков раннего предупреждения, посылая химические сигналы, которые помогают запустить всплеск защитных антител по всему организму. Результаты исследования опубликованы в журнале Immunity & Inflammation.

Это открытие переосмысливает роль кожи как активного контрольного пункта иммунной защиты и открывает новый путь для формирования вакцинных подходов.

В поврежденной или инфицированной коже небольшая молекула, образующаяся в процессе нормального метаболизма, быстро накапливается в клетках поверхности. Отследив этот сигнал, Ванли Лю из Университета Цинхуа показала, что эти клетки кожи активируют механизм, позволяющий кальцию поступать внутрь и запускать иммунную сигнализацию.

По мере усиления накопления антител, тот же самый механизм постоянно запускал высвобождение сигналов, подготавливающих организм к выработке более сильных антител.

Эта связь между локальными химическими изменениями в коже и системным иммунным эффектом устанавливает механизм, но оставляет открытым вопрос о том, как этот сигнал преобразуется в скоординированное действие иммунной системы.

Как только кальций хлынул в клетки, они быстро начали посылать сигналы, которые давали иммунной системе указание усилить ответную реакцию. Один из этих сигналов помог направить работу иммунных клеток, которые поддерживают активное производство антител. Другой сигнал действовал как призыв к подкреплению, направляя ключевые иммунные клетки к расположенным поблизости лимфатическим узлам, где организуется ответная реакция.

В совокупности эти сигналы усилили способность организма создавать долговременную защиту после локального повреждения кожи.

Второе исследование показало, что два известных растительных соединения, карвакрол и камфора, могут активировать одинаковую реакцию кожи. При размещении рядом с мишенью для вакцины они вызывали тот же кальциевый сигнал извне клетки. Это означает, что организм может запустить эту реакцию либо в ответ на внутреннее предупреждение, либо на внешний химический сигнал.

Оба пути ведут к одному и тому же результату, предлагая новый способ укрепления иммунитета без риска заражения.

В ходе экспериментов на мышах было установлено, что иммунный ответ усиливался по мере добавления большего количества ароматического соединения наряду с исследуемым белком.

Исследователи сопоставляли фиксированное количество целевого вещества вакцины с возрастающими дозами каждого из соединений, чтобы отследить эффект.

К 7-му и 14-му дням оба соединения повысили уровень иммуноглобулина G (IgG), основного, долгоживущего антитела в крови.

При самой высокой дозе карвакрол не вызывал потери веса или смертельных исходов, а устойчивое повышение дозы свидетельствовало о том, что эффект можно контролировать. Эффект проявился быстро: в течение часа после обработки на коже наблюдалось усиление иммунных сигналов.

Вскоре после этого, наряду с ранее выявленными признаками воспаления в той же области, появились дополнительные сигналы. Когда ключевой кальциевый путь был заблокирован, уровень антител снизился, что связало последующую реакцию с ранними кожными сигналами.

В тестах, проведенных на носу, карвакрол показал свою эффективность, в то время как камфора — нет, что свидетельствует о важности как способа доставки, так и химического состава. Естественный сигнал действовал изнутри клетки, в то время как карвакрол и камфора вызывали аналогичную реакцию извне.

Поскольку эти пути не полностью совпадают, ученые, возможно, смогут регулировать их силу, не копируя саму инфекцию.

«Эти результаты демонстрируют элегантную систему, в которой внутренние метаболические сигналы тревоги и внешние сенсорные сигналы сходятся на одном и том же пути для калибровки иммунных ответов», — пояснил Лю.

Для разработчиков вакцин такое разделение означает, что один сигнальный путь может быть скорректирован с большей точностью, чем один общий сигнальный путь. Тот же самый механизм может иметь значение не только при вакцинации, но и при заболеваниях, поскольку избыток антител также может причинить вред.

Более ранние исследования показали, что этот же сигнальный путь становится сверхактивным при системной красной волчанке — заболевании, при котором антитела начинают атаковать здоровые ткани.

В моделях волчанки на мышах более высокая активность по этому пути коррелировала с более тяжелым течением заболевания, что делает этот канал не просто инструментом для вакцинации.

Поэтому любая попытка стимулировать его в целях защиты должна избегать чрезмерной нагрузки на иммунную систему.

Вакцинный адъювант — это дополнительный ингредиент, который помогает иммунной системе реагировать более эффективно. Эти соединения растительного происхождения выделяются тем, что исследователи могли повышать или понижать дозу и наблюдать за последующей реакцией антител.

«Тот факт, что простые ароматические молекулы растительного происхождения могут количественно повысить выработку антител, открывает новые захватывающие возможности для разработки адъювантов для вакцин», — сказал Лю.

Такой контроль может иметь первостепенное значение для инъекций в слизистые оболочки, предназначенных для тканей, выстилающих нос.

Сохраняются важные ограничения, поскольку эти результаты получены на мышах и в ходе краткосрочных испытаний, а не в ходе испытаний вакцин на людях. Кожа человека не будет в точности соответствовать коже мыши, поэтому дозировка, местное раздражение и стойкость по-прежнему требуют тщательного тестирования.

Исследователям также необходимо выяснить, как долго должен сохраняться сигнал и какие составы остаются стабильными при хранении. 

Только следующий этап исследований покажет, сможет ли оригинальный кожный сигнал стать практичным вакцинным продуктом в больших масштабах.

В результате этих исследований выяснилось, что кожа является органом, способным преобразовывать кратковременное локальное воздействие в точные инструкции для антител, действующие по всему организму.

Если будущие исследования подтвердят баланс между эффективностью и безопасностью, то ароматизированный кожный сигнал может помочь в формировании вакцин следующего поколения.