Ученые из Центра медицинских наук Техасского университета в Сан-Антонио обнаружили гормон, который определяет скорость роста и сохранения функций тимуса (вилочковой железы). Работа опубликована в журнале Nature Aging.
В какой «школе» иммунные клетки учатся защищать наш организм
Ученые из Центра медицинских наук Техасского университета в Сан-Антонио обнаружили гормон, который определяет скорость роста и сохранение функций тимуса (вилочковой железы). Тимус — это орган, который фактически «обучает» Т-клетки бороться с патогенами. Найденный гормон позволяет тимусу восстанавливать свои функции несмотря на старение. Понимание функций тимуса поможет разработать методы лечения, которые помогают этой «школе» работать даже в позднем возрасте и усиливать иммунную систему.
Обширные лабиринтоподобные отростки характеризуют эпителиальные клетки тимуса молодой мыши проявлены с помощью флуоресцентных белков: UT Health San Antonio
Тимус является важнейшей тренировочной площадкой для Т-клеток — «белых рыцарей» организма. Здесь они учатся бороться с различными болезнями, с которыми может столкнуться наш организм. Но функция тимуса с возрастом ослабляется, и это серьезно ограничивает нашу способность распознавать патогены и защищаться от них. Задача понятная, но очень трудная: надо помочь тимусу сохранять свою активность и в позднем возрасте, чтобы школа Т-клеток, наш собственный «хогвартс» продолжал готовить «белых рыцарей».
Тимус необходим для здоровой иммунной системы, но причины его возрастной атрофии остаются загадкой. С возрастом тимус сокращается и его функциональные ткани заменяются жировыми. Примерно к 75 годам тимус практически весь состоит из жировых тканей. Это процесс называется «жировым перерождением».
Ученые уже предлагали методы регенерации тимуса, но эффекты, к сожалению, кратковременны. Размер тимуса можно восстановить, но неясно, сохранится ли при этом его функциональность.
Новое исследование развивалось из предыдущей работы, которая показала, что гормон роста фибробластов (клеток соединительной ткани) FGF21 тесно связан с ростом тимуса. В новой работе ученые исследовали работу этого гормона подробно.
Регенерация тимуса
Тимус.
Незрелые Т-клетки, развивающиеся в тимусе, недостаточно защищены и подвержены воздействию многих видов стрессоров. Например, они страдают при лечении рака — химиотерапии и облучении. После устранения стрессоров ткань тимуса обычно регенерирует, но повторный рост происходит медленно, а восстановление молодых Т-клеток занимает много времени, что делает людей более восприимчивыми к инфекциям и рецидиву опухоли.
Наличие разнообразных Т-клеток, распознающих различные патогены, важно для поддержания и восстановления здоровья. По мере того, как организм стареет и производит все меньше Т-клеток, ему все сложнее бороться с новыми инфекциями. Общее количество Т-клеток не уменьшается с возрастом, но они нацелены на одни и те еже патогены, новых клеток, способных распознавать новые инфекции, появляется все меньше.
В экспериментах на мышиных моделях увеличение гормона FGF21 сохраняло как размер, так и функцию тимуса, что привело к большему разнообразию Т-клеток.
Как восстанавливаются функции тимуса
Передняя поверхность тимуса.
Стромальные клетки, в частности эпителиальные клетки тимуса, имеют необычные структуры, похожие на сложные лабиринты. Каждый из этих лабиринтов может вмещать около 100 развивающихся Т-клеток. По мере старения тимуса стенки этих структур разрушаются. При регенерации тимуса стенки восстанавливаются. Эксперименты на мышиных моделях показали, что увеличение FGF21 может задержать разрушение стенок и замедлить атрофию тимуса. Но гормон не может возрастную атрофию предотвратить.
«Старея, мы производим все меньше новых типов Т-клеток. У нашей иммунной системы богатые "воспоминания", но слабая реакция на последние "новости". Это одна из причин, по которой пожилые люди слабо реагируют на вакцины и более восприимчивы к совершенно новым вирусам, таким как COVID-19. Т-клетки — их просто не узнают, а научить их некому, в частности потому, что тимус не работает», — говорит ведущий автор работы Энн Гриффит.
В тимусе Т-клетки проходят так называемую отрицательную селекцию: клетки, потенциально способные атаковать собственные белки организма, прямо там же уничтожаются. Этот процесс предотвращает аутоиммунные реакции. «Мы видели, как эта функция ослабевает с возрастом, и этот замечательный гормон (FGF21) смог нормализовать отрицательную селекцию, обеспечивая лучшую толерантность Т-клеток, которые выходят из тимуса», — говорит Гриффит.
Энн Гиффит говорит, что это исследование является важным шагом вперед в поиске терапевтических возможностей, которые могут надежно восстановить функцию тимуса у пожилых людей и улучшить их иммунный ответ.