Адипоциты могут вырабатывать антимикробные пептиды

Полюби свои жировые клетки!

Оксана Горяйнова, «Биомолекула»

Всем известен «стандарт» женской красоты – 90–60–90. Особенно «пугающей» цифрой из этой тройки кажется 60, а именно – обхват талии. Для достижения желанных 40 кило многие девушки сидят на жёстких диетах, ограничивают себя в еде и радуются каждому ушедшему килограмму. Стоп, девушки! Остановитесь! Ведь недавнее открытие показало – клетки, присутствующие в жировой ткани, важны для иммунитета и защищают нас от инфекций (в частности, от золотистого стафилококка). Интересно? Тогда читайте дальше!

Из чего состоит наша жировая ткань? Основная масса клеток, составляющих её – это адипоциты, или жировые клетки. Жировая ткань широко распространена в организме: в норме на неё приходится около 15–20% массы тела у мужчин и 20–25% – у женщин. Различают два вида жировой ткани – белую и бурую. Адипоциты выполняют множество функций: накапливая жиры, играют роль энергетических резервуаров; обеспечивают теплоизоляцию и защиту органов от механических повреждений; участвуют в эндокринной регуляции.

Ранее выдвигались предположения о том, что адипоциты к тому же являются и иммунологически активными клетками. Недавнее исследование учёных из США показало, что адипоциты могут защищать организм от развития опасных кожных и инвазивных инфекций, вызываемых Staphylococcus aureus [1].

Клетки vs. бактерии

В целом в защиту организма от вредоносных микробов включается несколько типов клеток. Поскольку микроб делится очень быстро, необходимо обеспечивать и столь же быстрый локальный иммунный ответ на инфекцию. В этот процесс вовлекаются эпителиальные клетки, мастоциты (тучные клетки) и тканевые лейкоциты. Важно также успеть ограничить распространение инфекции до тех пор, пока на помощь не подоспеют и другие защитные клетки – нейтрофилы и моноциты [2]. Основным механизмом для ограничения роста патогена служит выделение клетками антимикробных пептидов. Антимикробные пептиды играют решающую роль в ограничении распространения бактерий по коже и слизистым поверхностям, а также предотвращают их распространение в глубокие ткани, где инфекция может развиваться [3].

Staphylococcus aureus, или золотистый стафилококк, – это один из самых известных и опасных микробов. Он является основной причиной большинства инфекций кожи и мягких тканей человека, вызывает очаговые и системные заболевания. Зачастую именно этот микроб является причиной септического шока – смертельно опасного осложнения тяжёлых инфекционных заболеваний [6].

Рисунок 2. Возрастание количества адипоцитов при заражении стафилококком. А – окрашивание кожи мышей гематоксилином и эозином. Ctrl – контроль, day 1 и day 3 – демонстрация увеличения слоя адипоцитов после инфицирования S. aureus; B – количество адипоцитов у мышей контрольной группы (Ctrl) и мышей, заражённых стафилококком (SA). Рис. из [1].

Адипоциты оберегают нас от стафилококка

Так чем же примечательны адипоциты в качестве клеток, помогающих нашему иммунитету? Исследователи выяснили, что, с одной стороны, на инфекцию отвечают уже зрелые адипоциты, присутствующие в организме хозяина на момент заражения. С другой стороны, инфицирование ускоряет синтез новых адипоцитов. Как они это обнаружили?

Исследуя золотистых стафилококков и инфицируя ими кожу мышей, учёные заметили одну интересную особенность – в ответ на заражение подкожный жировой слой мышки заметно увеличивался (рис. 2А). Также увеличилось и количество адипоцитов (рис. 2В). После инфицирования золотистым стафилококком адипоциты начинают постепенно увеличиваться в размере, то есть увеличение жировой ткани частично вызвано гипертрофией уже зрелых адипоцитов (рис. 3).

Рисунок 3. Oil-Red-O (ORO) окрашивание дермальных клеток контрольной группы (Ctrl)
и клеток, заражённых S. aureus (SA) для демонстрации продукции липидов. Рис. из [1].

Было показано, что кожные клетки, выделенные из зоны, инфицированной бактерией, обладают бОльшим адипогенным потенциалом (то есть клетки адипоцитов там делятся быстрее обычного) по сравнению с клетками из незаражённой зоны (рис. 2В). Также увеличивается и количество транскрипционных факторов, необходимых для дифференцировки преадипоцитов (предшественников жировых клеток) в адипоциты. Чтобы выявить пролиферирующие (то есть активно делящиеся) клетки-преадипоциты учёные использовали бромдезоксиуридин (БДУ, BrdU). БДУ способен заменять тимидин в процессе репликации ДНК, таким образом встраиваясь в новую ДНК. Последующее иммуногистохимическое окрашивание с антителами к бромдезоксиуридину позволяет обнаружить включённый модифицированный нуклеозид, и тем самым выявить пролиферирующие клетки [7]. Оказалось, что в мышах, инфицированных стафилококком, значительно увеличивалось количество клеток с ядрами, содержащими в себе BrdU. Это подтвердило идею о том, что часть адипоцитов синтезировалась de novo в ответ на инфекционный агент. Также было установлено, что нарушение адипогенеза сопровождается повышением чувствительности к стафилококковой инфекции и вызывает системную бактериемию (циркуляцию бактерий в крови).

Секретное оружие адипоцитов

Следующий вопрос, который заинтересовал учёных, – каким образом адипоциты могут защищать организм от инфекции? Было установлено, что в дифференцированных адипоцитах резко возросло количество антимикробного пептида кателицидина (cathelicidin antimicrobial peptide, Camp), тогда как количество других антимикробных пептидов оставалось прежним. Аналогичные опыты на клеточной культуре человеческих адипоцитов также показали наличие в них предшественника кателицидина. Интересным оказалось и то, что если посеять золотистого стафилококка на ту же питательную среду, где ранее росли предшественники адипоцитов, секретировавшие кателицидин, рост бактерий сильно замедляется. Мыши, в которых специально тормозился рост жировых клеток, показывали сниженную устойчивость к стафилококку, и это прямо коррелировало с уменьшением в их жировой прослойке кателицидина.

Поможет ли лишний вес в борьбе с инфекцией?

Суммируя всё вышеописанное, можно сказать, что локальное увеличение подкожных адипоцитов является важным процессом в ответе организма на инфицирование кожи. Ранее было известно то, что адипоциты способны секретировать биоактивные вещества – адипокины и цитокины, которые опосредуют различные посттравматические иммунные реакции [8]. Данное исследование только подтверждает эти факты. Местное утолщение подкожного жира обеспечивает синтез кателицидина в ответ на инфекцию. Также эта реакция может иметь косвенную выгоду для иммунной защиты, например, способствовать образованию активных форм кислорода, радикалов и окиси азота, обладающих бактерицидной активностью (индуцировать так называемый окислительный взрыв).

Однако всё это не означает, что теперь необходимо срочно набирать вес. Причин тому две:

• Резкое локальное повышение уровня кателицидина более эффективно обеспечивает антимикробные функции, чем небольшое увеличение системного кателицидина в результате ожирения. Для мышей, страдающих ожирением, данные оказались удручающими – вырабатываемые ими антимикробные пептиды являлись «бракованными», что делало таких мышей более восприимчивыми к инфекции [9].
• Кателицидин – провоспалительное вещество, то есть способствует процессу воспаления. Именно поэтому у людей, страдающих ожирением, в организме зачастую протекают реакции хронического воспаления [8, 10].

Вывод статьи прост – во всём хороша мера, и нужно искать некую золотую середину. Безусловно, изнурение своего организма диетами не может привести ни к чему хорошему. Так же как и ожирение не способствует общему оздоровлению. Питайтесь правильно, следите за здоровьем и не беспокойтесь, если у вас появилась лишняя складочка – возможно, именно сейчас организм помогает вам. Поэтому поддержите его в этом начинании, съешьте какой-нибудь витаминный фрукт и скажите «спасибо» своим полезным адипоцитам.

Литература

1. Zhang L., Guerrero-Juarez C.F., Hata T., Bapat S.P., Ramos R., Plikus M.V., Gallo R.L. (2015). Dermal adipocytes protect against invasive Staphylococcus aureus skin infection. Science 347, 67–71;
2. Nestle F.O., Di Meglio P., Qin J.Z., Nickoloff B.J. (2009). Skin immune sentinels in health and disease. Nat. Rev. Immunol. 9, 679–691;
3. Nizet V. et al. (2001). Innate antimicrobial peptides protects the skin from invasive bacterial infection. Nature 414, 454–457;
4. биомолекула: «Антимикробные пептиды – возможная альтернатива традиционным антибиотикам»;
5. биомолекула: «Невидимая граница: где сталкиваются “нано” и “био”»;
6. Miller L.S., Cho J.S. (2011). Immunity against Staphylococcus aureus cutaneous infection. Nat. Rev. Immunol. 11, 505–518;
7. Wilson G.D. et al. (1988). Measurement of cell kinetics in human tumours in vivo using bromodeoxyuridine incorporation and flow cytometry. Br. J. Cancer. 58, 423;
8. Schaffler A., Scholmerich J. (2010). Innate immunity and adipose tissue biology. Trends Immunol. 31, 228–235;
9. Cawthorn W.P., Scheller E.L., MacDougald O.A. (2012). Adipose tissue stem cells meet preadipocyte commitment: going back to the future. J. Lipid Res. 53, 227–246;
10. Yamasaki K. et al. (2007). Increased serine protease activity and cathelicidin promotes skin inflammation in rosacea. Nat. Med. 13, 975–980.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
15.01.2015