Иммунные клетки оказались способны «осязать» жесткость тканей

Иммунные клетки постоянно путешествуют по организму, выходя из кровотока, проходя через лимфатические узлы и попадая в различные органы — легкие, кожу, печень. При этом ткани, через которые они движутся, сильно различаются по плотности и жесткости. До сих пор оставалось неясным, воспринимают ли Т-лимфоциты эти различия как простое физическое препятствие или же способны «чувствовать» механические свойства окружения и учитывать их при выборе дальнейшего поведения.

Эксперимент с коллагеновыми средами

Чтобы проверить эту гипотезу, исследователи поместили активированные CD8+ Т-лимфоциты — клетки, которые уничтожают зараженные или поврежденные клетки, — в трехмерные коллагеновые среды. Одни среды были мягкими, другие — значительно жестче. Все остальные условия поддерживались одинаковыми, чтобы клетки реагировали именно на механические различия.

Оказалось, что в жесткой среде лимфоциты двигались медленнее и изменяли свою форму. Менялось и ядро клетки, где хранится ДНК: клетки увеличивали количество белков, укрепляющих ядерную оболочку. Аналогичные результаты были получены как на мышиных, так и на человеческих Т-лимфоцитах.

Стресс и повреждения ДНК

Жесткая среда оказалась для клеток стрессом. Когда лимфоциты протискивались через плотный коллаген, у них чаще возникали повреждения ДНК. В ответ клетки замедляли деление и запускали механизмы восстановления генетического материала. В жестком окружении более половины клеток задерживались на ранней стадии клеточного цикла, тогда как в мягком таких было только около четверти.

Кроме того, жесткость меняла активность множества генов. Т-лимфоциты начинали приобретать признаки клеток памяти — тех, которые надолго остаются в тканях и «дежурят» на случай повторной встречи с инфекцией. При этом ослабевали программы, связанные с циркуляцией по организму, и усиливались те, что характерны для оседлой жизни в конкретной ткани. Таким образом, клетка получает информацию о своем местоположении и соответствующим образом перестраивает свою работу.

Исследователи также измерили жесткость различных органов мышей. Печень, легкие, почки и слюнные железы оказались примерно в десять раз жестче лимфатических узлов и селезенки. Более того, во время вирусной инфекции селезенка становилась в шесть раз жестче, чем в обычном состоянии. Это подтверждает, что в организме Т-лимфоциты постоянно сталкиваются с разными механическими условиями.

Пока не установлено, какой именно молекулярный механизм позволяет Т-клеткам воспринимать жесткость. Ученые проверили несколько известных сенсорных систем, но ни одна из них не объяснила наблюдаемый эффект полностью. Это открывает новые вопросы для будущих исследований: возможно, существует неизвестный ранее рецептор, реагирующий на механические свойства тканей.