Хроническое воспаление обманывает стволовые клетки
Исследователи университета Колорадо установили, что хроническое воздействие интерлейкина-1 – высвобождающегося в условиях воспаления сигнала тревоги – заставляет гемопоэтические стволовые клетки костного мозга производить агрессивные иммунные клетки, необходимые для борьбы с инфекцией и восстановления повреждений, в ущерб поддержанию нормального функционирования системы крови в целом.
Относящийся к классу цитокинов интерлейкин-1 давно известен как важная сигнальная молекула, используемая иммунной системой для привлечения и активации провоспалительных клеток, необходимых для защиты организма и восстановления повреждений при острых состояниях, вызванных инфекцией или повреждением. Однако повышение уровня интерлейкина-1 характерно и для хронического воспаления, сопровождающего старение, а также целый ряд заболеваний, ассоциированных с так называемой западной диетой и образом жизни, в том числе ожирением и сахарным диабетом 2 типа.
Авторы поясняют, что в условиях хронического стресса эффективность работы человека снижается. Примерно то же самое происходит и с гемопоэтическими стволовыми клетками. Обычно эти клетки пребывают в покоящемся состоянии в костном мозге, периодически активируясь для поддержания нормальных концентраций клеток крови. Эти клетки исключительно чувствительны к изменениям в окружающей среде и реагируют на эти изменения соответствующим образом.
В экспериментах на мышах исследователи продемонстрировали, что гемопоэтические клетки реагируют на повышение уровня интерлейкина-1 активным делением с формированием миелодных клеток, необходимых для ликвидации последствий проникновения инфекции или повреждения. Если подаваемый интерлейкином-1 сигнал не прекращается, гемопоэтические стволовые клетки продолжают производить преимущественно миелодные клетки, утрачивая способность поддерживать нормальное соотношение клеток крови.
Результатом этого является продукция чрезмерного количества агрессивных иммунных клеток, способных серьезно повреждать ткани. В то же время нарушение соотношения разных типов клеток крови чревато снижением эффективности снабжения тканей кислородом, развитием иммунодефицита, а также повышением предрасположенности к развитию рака.
Еще одним важным вопросом является обратимость этих изменений. Другими словами, могут ли перешедшие на гиперпродукцию миелоидных клеток гемопоэтические клетки вернуться в нормальное состояние? Это имеет очень большое значение для клинической практики, например, в трансплантации стволовых клеток костного мозга. На протяжении многих лет этот подход, заключающийся в уничтожении собственной кроветворной системы пациента и замещения ее стволовыми клетками совместимого донора, применяется для лечения заболеваний системы крови.
Однако, как показали полученные авторами результаты, помимо подбора по маркерам тканевой совместимости, клетки потенциального донора необходимо проверять на хроническое воздействие провоспалительных сигналов, в частности интерлейкина-1. Аналогичным образом хроническое воспаление в организме донора также является важным фактором успеха отстройки кроветворной системы после трансплантации.
Отдельно следует отметить подход, известный как трансплантация аутологичных стволовых клеток, применяемая для лечения некоторых аутоиммунных и злокачественных болезней системы крови. Он заключается в выделении собственных гемопоэтических стволовых клеток пациента для их последующего возвращения в его организм после устранения причины заболевания с помощью химио- или радиотерапии. Однако если клетки пациента ранее подвергались хроническому воздействию интерлейкина-1, этот подход тоже может оказаться неидеальным, так как «поврежденные» клетки не смогут сформировать новую сбалансированную систему кроветворения.
Для проверки стабильности последствий воздействия интерлейкина-1 на гемопоэтические клетки исследователи в течение 20 дней вводили мышам этот цитокин. Через несколько недель после прекращения введения они проанализировали состояние гемопоэтических клеток животных и пришли к выводу, что оказываемые интерлейкином-1 эффекты полностью обратимы.
Однако они отмечают, что на сегодняшний день неясно, какой период требуется для восстановления человеческим гемопоэтическим клеткам и насколько он зависит от продолжительности периода воздействия интерлейкина-1. Возможно также, что для устранения эффектов его влияния можно применять существующие клинические подходы, направленные на подавление воспалительных сигналов.
В целом результаты исследования показали, как гемопоэтические стволовые клетки адаптируются к выполнению задач, распознаваемых ими как нужды организма, и что хроническое воспаление может заставлять их выполнять ненужную работу в ущерб общему состояния здоровья.
Статья Eric M. Pietras et al. Chronic interleukin-1 exposure drives haematopoietic stem cells towards precocious myeloid differentiation at the expense of self-renewal опубликована в журнале Nature Cell Biology.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам University of Colorado Cancer Center: Chronic inflammation of obesity, autoimmune conditions leads to imbalanced blood system and potential cancer risk.
28.04.2016