Немного лихорадки клеткам на пользу, а слишком сильный жар может вызвать рак

Исследователи из Медицинского центра Университета Вандербильта выяснили, что жар ускоряет обмен веществ, деление и работу иммунных клеток, но также вызывает стресс в митохондриях, повреждает ДНК и приводит к гибели клеток. 

Результаты исследования, опубликованные в журнале Science Immunology, объясняют, как клетки реагируют на тепло и как хроническое воспаление может способствовать развитию рака.

Джефф Рэтмелл, профессор иммунобиологии Корнелиуса Вандербильта и автор нового исследования, говорит, что влияние температуры на клетки мало изучено. Большинство исследований о температуре касаются сельского хозяйства и того, как экстремальные температуры влияют на урожай и домашний скот.

Сложно изменить температуру у животных моделей, не вызывая стресса, поэтому клетки в лаборатории обычно культивируются при температуре человеческого тела: 37 градусов по Цельсию (98,6 градусов по Фаренгейту).

Рэтмелл также руководит Центром иммунобиологии Вандербильта. Он отмечает, что стандартная температура тела не является оптимальной для большинства воспалительных процессов, но мало кто пытался выяснить, что происходит при изменении температуры.

Аспирант Даррен Хайнцман заинтересовался влиянием лихорадки на организм по личным причинам. Его отец страдал от аутоиммунного заболевания, и у него несколько месяцев подряд была постоянная лихорадка.

Хайнцман культивировал Т-клетки иммунной системы при температуре 39 градусов Цельсия (около 102 градусов по Фаренгейту). Он обнаружил, что тепло повышает активность хелперных Т-клеток и снижает способность регуляторных Т-клеток подавлять иммунный ответ.

Если вы думаете о нормальном ответе на инфекцию, это имеет большой смысл: вы хотите, чтобы эффекторные (хелперные) Т-клетки лучше реагировали на патоген, — говорит Хайнцман.

Исследователи обнаружили, что у части Th1-клеток развился митохондриальный стресс и повреждение ДНК, из-за чего некоторые клетки погибли. Это удивило учёных, так как Th1-клетки участвуют в борьбе с инфекциями, которые часто сопровождаются лихорадкой.

Однако не все клетки погибли: часть из них адаптировалась к новым условиям, изменила свои митохондрии и стала более устойчивой к стрессу. По словам Рэтмелла, после волны стресса выжившие клетки стали лучше: они активнее размножаются и производят больше цитокинов.

Хайнцман выяснил, как клетки реагируют на изменение температуры на молекулярном уровне.

Он установил, что тепло быстро нарушает работу митохондриального белкового комплекса ETC1, который вырабатывает энергию. Это запускает сигнальные механизмы, которые могут привести к повреждению ДНК и активации белка p53. Белок p53 способствует восстановлению ДНК или вызывает гибель клеток для поддержания целостности генома.

Клетки Th1 оказались более чувствительны к нарушению работы ETC1 по сравнению с другими подтипами Т-клеток. Исследователи обнаружили аналогичные изменения в клетках Th1 у пациентов с болезнью Крона и ревматоидным артритом.

По мнению Рэтмелла, этот ответ — основной способ, с помощью которого клетки ощущают тепло и реагируют на стресс.

Если изменение температуры повлияет на метаболизм клеток из-за ETC1, это окажет большое влияние.

Данные также показывают, что тепло может вызывать мутации: клетки, реагирующие на митохондриальный стресс, не могут восстановить повреждения ДНК или погибают.

Хроническое воспаление может сделать некоторые клетки опухолеродными, — говорит Хайнцман.

До 25% раковых заболеваний связаны с хроническим воспалением.

Рэтмелл добавил:

Немного лихорадки — это хорошо, но много лихорадки — плохо. Мы уже знали это, но теперь у нас есть объяснение, почему это плохо.

Иллюстрация: нейросеть

20.09.2024