Для защиты почек иммунная система плетет сети и ловит в них микробы

При инфекции мочевыводящих путей бактерии могут подняться вверх трубкам, по которым моча поступает в мочевой пузырь — мочеточникам — и инфицировать почки. Это приводит к серьезному заболеванию, называемому пиелонефритом, которое может привести к почечной недостаточности, если его не лечить. Но почему при таком широком распространении ИМП менее 3% вызывают заболевания почек. Видимо, организм умеет почки защищать.

Когда патогены, такие как бактерии, попадают в организм, клетки иммунной системы нейтрофилы образуют первую линию обороны. Хорошо известно, что нейтрофилы убивают микробы, поглощая их, но сравнительно недавно было показано, что эти иммунные клетки используют и другую тактику: они выталкивают свою ДНК в межклеточное пространство и создают большие липкие сети — нейтрофильные внеклеточные ловушки (НВЛ), которыми иммунная система ловит микробы.

Исследователи из Кембриджского университета наблюдали такие сети в моче человека и проанализировали роль этого иммунного механизма в борьбе с инфекциями мочевыводящих путей и защиты почек от пиелонефрита. Работа опубликована в журнале Science Translational Medicine.

«У всех людей, которых мы обследовали, мы нашли НВЛ в моче, даже если у человека вообще не было никакой инфекции», — говорит Эндрю Стюарт, врач из больницы Адденбрука в Кембридже и соавтор исследования. Выводы, ученых могут привести к разработке новых терапевтических средств для лечения инфекций мочевыводящих путей.

Стюарт хотел разработать неинвазивный способ диагностики заболеваний почек. Чтобы определить степень повреждения органа, медицинским работникам часто необходимо провести биопсию. Вместо этого Стюарт хотел получить ту же информацию, проанализировав мочу пациента, которая содержит белки, происходящие из различных тканей мочевыделительной системы.

«Мы начали с мочи здоровых людей и обнаружили, что она была загрязнена чем-то необычным», — говорит ученый. С помощью масс-спектрометрии ученые обнаружили группу неизвестных белков, которые отличались от известных белков мочевыводящих путей. Ученые определили, что эти белки относятся к нейтрофильным и гистоновым белкам.

Когда Стюарт исследовал мочу здорового человека, он не только увидел нейтрофилы, но и установил, как заставить их «выдавливать» свою ДНК и формировать обширные сети.

Когда команда вызывала инфекцию у мышей с ослабленным иммунитетом, ученые увидели, как нейтрофильные сети захватывают бактерии. Химическое воздействие, которое остановило процесс образования сетей, привело к увеличению количества бактерий в почках. «Если бы не было этих защитных механизмов, вероятно, у нас случались бы сотни инфекций мочевыводящих путей в год», — говорит Стюарт.

Следующий этап исследований направлен на то, чтобы выяснить, какие сигналы заставляют нейтрофилы формировать сети в разных средах, и какие сигналы останавливают формирование сетей.

«Если микроб маленький, нейтрофил попытается его съесть. Если патоген крупный, наверняка, сеть сработает эффективнее. Вероятно, нейтрофил каким-то образом понимает размер патогена и принимает решение об оптимальной стратегии защиты», — говорит Стюарт.

Исследование может стать основой новой системы тестов, определяющих инфекцию мочеполовых путей на основе наличия сетей нейтрофилов, и поможет разработке терапевтических методов, которые будут управлять действиями нейтрофилов и давать им сигнал к формированию сети или остановке этого процесса.