Группа ученых под руководством Майкла Костигана (Michael Costigan) в Бостонской детской больнице исследовала роль иммунных клеток в разрушении поврежденных нервов. Результаты опубликованы в журнале Cell.
Естественные киллеры, проникшие в поврежденный аксон. Credit: Alexander Davies, Ph.D. / Seoul National University and University of Oxford
Целевое уничтожение
На животных моделях полностью перерезанного периферического нерва дистальные (то есть, более удаленные от тела клетки) части поврежденных аксонов разрушаются, что позволяет здоровым отрастать (этот механизм называется валлеровской дегенерацией). Но у людей гораздо чаще встречается лишь частичное повреждение аксонов. Это может вызывать нейропатическую боль – трудно поддающуюся лечению хроническую боль, которая бывает связана с травмой нерва, химиотерапией, а также диабетом.
Среди иммунных клеток, которые проникают в поврежденный нерв, обнаруживаются естественные киллеры (NK). NK-клетки – часть быстрого, врожденного иммунного ответа нашего организма на такие угрозы, как вирусы или опухоль. Их наличие внутри нейрона также коррелирует с тяжестью периферической нейропатии.
Авторы этой работы взялись выращивать сенсорные нейроны в чашке Петри. Они заметили, что диссоциированные нейроны начали экспрессировать большое количество белка RAE1 (Retinoic Acid Early inducible protein 1)– наличие этого белка служит триггером для атаки NK-клетками. Когда эти нейроны культивировали совместно с активированными NK-клетками, NK-клетки начали разрушать поврежденные нервы, не затрагивая при этом клеточные тела.
На живом
Далее исследователи решили проверить, сохраняются ли эти результаты на животных invivo. Они усилили функцию NK-клеток у мышей, а затем частично повредили их седалищный нерв – главный нерв, который проходит по задней части ноги. И стали наблюдать.
«Казалось, что нейроны «понимают», что произошло, – говорит Костиган. – Они начали экспрессировать рецепторы, которые делают их восприимчивыми к атаке естественных клеток-киллеров. И клетки-киллеры реагировали, входя в нерв и очищая поврежденные аксоны».
Как только поврежденные аксоны были зачищены, на их месте начали расти здоровые. Примерно через две недели лапки мышей восстановили чувствительность.
Мыши контрольной группы, у которых функция NK-клеток не улучшалась, демонстрировали сходное время восстановления. Но поскольку их частично поврежденные аксоны не были очищены так же эффективно, тесты продолжали показывать высокий уровень боли, вызванной прикосновением, через 30 и более дней после травмы. Этот сценарий аналогичен нейропатической боли человека, при которой поврежденные нервы, разрушенные не полностью, могут продолжать посылать болевые сигналы в мозг, вызывая хроническую боль и гиперчувствительность.
Заглядывая в будущее
Вмешательство в работу иммунной системы всегда несет в себе риск, но авторы исследования предполагают, что, модулируя функцию NK-клеток, можно способствовать быстрой дегенерации поврежденных отростков, ускорить отрастание здоровых аксонов и потенциально уменьшить хроническую нейропатическую боль. Более глубокое понимание роли NK-клеток в селективной аксональной дегенерации приведет к лучшему пониманию механизмов нейропатической боли и поиску эффективных методов лечения.
Текст: Диана Галимова
Natural Killer Cells Degenerate Intact Sensory Afferents following Nerve Injury by Alexander J. Davies, Rafael Gonzalez-Cano, Sophie Ugolini, Michael Costigan et al in Cell. Published January 2019