Почему наша иммунная система помнит о прививках десятилетиями

Почему иммунная система человека часто помнит прививку всю жизнь?

Исследователи из Университета Эрлангена (Германия) дали удивительно четкий ответ: иммунные клетки, ответственные за иммунологическую память, по-видимому, переключаются в режим ожидания на ранней стадии. В таком состоянии они могут пребывать в течение многих десятилетий. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Immunology.

В качестве модельной системы авторы использовали вакцинацию против желтой лихорадки, поскольку эта вакцина считается одним из лучших примеров эффективной вакцинации - для большинства людей требуется всего одна инъекция. Тем не менее, ее защитный эффект исключительно силен и часто сохраняется на всю жизнь. Это делает вакцинацию против желтой лихорадки идеальной в качестве "схемы" для понимания того, как развивается стабильная иммунологическая память. Ученые обследовали более 50 здоровых взрослых, которые только что получили прививку от желтой лихорадки, и отслеживали их иммунный ответ в течение целого года. Они также проанализировали образцы крови людей, привитых от желтой лихорадки в период от 7 до 26 лет назад. Это позволило напрямую сравнить характеристики, проявляемые собственными иммунными клетками организма вскоре после вакцинации, и те, которые они сохраняют в течение десятилетий.

Исследователи сосредоточили внимание на Т-лимфоцитах. В организме существует множество различных типов этих клеток, каждая из которых специализируется на определенной категории патогенов. После заражения желтой лихорадкой (или вакцинации) размножаются типы Т-клеток, которые нацелены на клетки организма, инфицированные вирусом желтой лихорадки. Это быстро создает целый арсенал подходящих иммунных клеток. Большинство из них погибает после успешной борьбы с вирусом. Однако даже в начале иммунного ответа не все Т-клетки задействованы для защиты от патогенов, некоторые из них остаются на страже — часто на многие десятилетия. "В случае новой инфекции они могут размножаться очень быстро", - объясняет руководитель исследования Килиан Шобер. "В этом случае иммунная система реагирует гораздо быстрее, чем при первой встрече с патогеном, и может подавить инфекцию в зародыше". Эта иммунологическая память также является основой того, что вакцинация защищает от заболеваний.

Но чем именно эти долгоживущие Т-клетки памяти отличаются от своих собратьев, которые активно участвуют в защите от инфекции? Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи измерили, среди прочих факторов, скорость метаболизма Т-клеток, специфичных для желтой лихорадки. "Мы смогли показать, что некоторые из них, а именно те, которые позже формируют иммунологическую память, на ранней стадии переключаются в режим энергосбережения", — говорит Шобер. "Они значительно замедляют свой метаболизм и, таким образом, могут выживать годами и десятилетиями". Исследователи были удивлены тем, насколько четко проявляется эта закономерность. "Самые стойкие иммунные клетки - это не самые активные, а те, которые очень рано учатся экономно использовать свои энергетические запасы", - подчеркивает Шобер.

Одним из веществ, которые ученые использовали для измерений, был пуромицин. Чем активнее клетка, тем больше этого вещества она включает в свои белки. Используя эту корреляцию, исследователи смогли определить, как вакцинация против желтой лихорадки повлияла на метаболическую активность отдельных Т-клеток. "Эти данные очень четко показывают: долговременная иммунная память основана на сдержанности, а не на стабильно высокой активности", - объясняет Шобер. Эта закономерность проявилась уже в первые несколько недель после вакцинации и была подтверждена у испытуемых, вакцинация которых проводилась много лет назад. Большое количество и разнообразие измеряемых показателей потребовали тщательной компьютерной оценки. "Только благодаря систематическому биоинформационному анализу мы смогли определить, насколько стабильной остается эта программа энергосбережения на протяжении десятилетий", - говорит Шобер.

Чтобы убедиться в том, что это общий принцип, авторы также проверили свои выводы на двух разных мышиных моделях бактериальных и вирусных инфекций. Исследователи также обследовали людей, которые недавно получили прививку от SARS-CoV-2. Обнаруженная корреляция также была очевидна и в этих анализах. "Это доказывает, что метаболический покой - это не частный случай вакцинации против желтой лихорадки, а фундаментальный принцип иммунобиологии клеток памяти", - говорит Шобер. Таким образом, постоянно сильная иммунная система не зависит от постоянной максимальной производительности. "Ключевым фактором, по-видимому, является способность отдельных иммунных клеток замедляться в нужное время, тем самым сохраняя работоспособность в течение десятилетий", - подчеркивает Шобер. "Это меняет наше понимание того, как формируется длительный иммунитет, и может помочь в разработке более целенаправленных вакцин и методов иммунотерапии".