Клетки иммунной системы по-разному реагируют на окислительный стресс

Воздействие ионизирующего излучения и применение различных препаратов при онкологических заболеваниях вызывают нарушения функционирования иммунной системы организма. Тем не менее, до недавнего времени оставалось невыясненным, какие клетки иммунной системы наиболее чувствительны к воздействию радио- и химиотерапии, а какие устойчивы.

В новом исследовании ученые из Института токсикологии в Медицинском центре Иоганна Гутенберга Университета Майнца (Institute of Toxicology at the Medical Center of Johannes Gutenberg University Mainz) под руководством профессора Бернда Каи­на (Bernd Kaina) впервые продемонстрировали повышенную чувствительность моноцитов к активным формам кислорода (АФК) при воздействии таких факторов, как ионизирующая радиация, химические вещества и окисленные липопротеиды низкой плотности, а также смогли установить причину данного явления. Полученные результаты были опубликованы в журнале «Proceedings of the National Academy of Sciences».

АФК являются агрессивными формами кислорода, образующимися при окислительном стрессе и играющими важную роль в развитии различных заболеваний. Они также естественным образом вырабатываются клетками иммунной системы, в частности макрофагами, в ответ на воздействие патогенных микроорганизмов. В идеале сразу же после устранения последних производство АФК прекращается, что необходимо для предупреждения повреждения здоровых клеток.

В указанном исследовании моноциты подвергались чрезмерному апоптозу или злокачественной трансформации вследствие АФК-индуцированного повреждения их генетического материала, демонстрируя высокий показатель одно- и двунитиевых разрывов ДНК. По мнению ученых, поразительная чувствительность моноцитов к окислительному стрессу вызвана тяжелыми дефектами репарации ДНК в связи с отсутствием экспрессии соответствующих белков (гена системы репарации ДНК XRCC1 (x-ray cross-complementing group 1), лигазы IIIα (ligase IIIα), поли(АДФ-рибоза) полимеразы-1 (poly(ADP-ribose) polymerase-1) и каталитической субъединицы ДНК-зависимой протеинкиназы (catalytic subunit of DNA-dependent protein kinase). Последние активируются в процессе развития макрофагов и дендритных клеток из моноцитов, индуцированного цитокинами GM-CSF (granulocyte macrophage colony-stimulating factor) и интерлейкином-4 (interleukin-4). Поэтому, в отличие от своих предшественников, макрофаги и дендритные клетки являются более «ремонтокомпетентными» и АФК-устойчивыми.

До сих пор подобный дефект восстановления ДНК не был отмечен ни в клетках человеческого тела, ни в эксперименте in vitro. По мнению ученых, наблюдаемый эффект не может не сопровождаться клиническими проявлениями. В частности, при хронических воспалительных заболеваниях, когда иммунная система организма продолжительно находится в состоянии дисбаланса, производство чрезмерного количества АФК может привести к повреждению генетического материала здоровых клеток и способствовать развитию рака.

Для предотвращения избыточной продукции АФК макрофагами моноциты (как клетки-предшественники АФК-продуцирующих макрофагов) подвергаются повышенному и выборочному разрушению вследствие их повышенной чувствительности к АФК. В свою очередь, уменьшение количества моноцитов означает уменьшение количества макрофагов и, следовательно, более низкий уровень АФК. Ученые предполагают, что этот порочный круг может быть прерван путем селективной элиминации моноцитов из воспаленной ткани. Но это уже тема для дальнейших исследований.

Bauer M., Goldstein M., Christmann M. et al. (2011) Human monocytes are severely impaired in base and DNA double-strand break repair that renders them vulnerable to oxidative stress. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 108(52): 2110–2110.
Universität Mainz (2012) Human immune cells react sensitively to ‘stress’. ScienceDaily, Feb. 2 (www.sciencedaily.com­ /releases/2012/02/120202093834.htm).

Ивета Щербак
© Alila07/Dreamstime.com/Dreamstock.ru