Эмбрионы могут устранять бактериальные инфекции до формирования иммунной системы

Исследование, проведенное учеными из Института молекулярной биологии Барселоны (IBMB) CSIC и Института биомедицинских исследований Бельвитже (IDIBELL), позволило заснять, как эмбрионы возрастом в несколько дней защищаются от потенциальной бактериальной инфекции. Работа опубликована в журнале Cell Host & Microbe.

Ученые наблюдали, как эмбрионы рыбки данио используют присутствующие на их поверхности клетки, известные как эпителиальные клетки, для поглощения и уничтожения бактерий посредством процесса, называемого фагоцитозом, аналогичного тому, который осуществляют лейкоциты. Ключевым моментом является то, что эта способность устранять бактерии также присутствует у эмбрионов человека.

С помощью современных методов микроскопии исследование показывает, как клетки захватывают бактерии Escherichia coli и Staphylococcus aureus через небольшие выпячивания своей мембраны, в которых участвует белок актин (Actin). «Наше исследование показывает, что в начале развития — до имплантации в матку и до формирования органов — эмбрионы уже имеют защитную систему, которая позволяет им устранять бактериальные инфекции», — говорит Эстебан Хойман, исследователь из IBMB-CSIC и IDIBELL, руководитель исследования.

Этот процесс, объясняют ученые, работает как механизм фагоцитоза, активирует гены иммунитета в этих клетках, эффективно устраняет бактерии и способствует правильному эмбриональному развитию в случае инфекции.

«Эта система может представлять собой происхождение иммунитета. Исследование раскрывает первое взаимодействие между формирующимся организмом и его биологическим микроокружением», — добавляет Хойман, возглавляющий лабораторию биоимиджинга эмбриональных клеток.

Помимо CSIC и IDIBELL, в исследовании участвовали ученые из CRG Barcelona, Университета Помпеу Фабра (UPF), Института биоинженерии Каталонии (IBEC), Барселонского университета (UB), Университетской больницы Дексус и ICREA.

Предотвращение пороков развития и улучшение репродуктивных терапий

В начале развития эмбрионы подвергаются множеству изменений в окружающей среде, которые могут представлять угрозу, поскольку у них еще не развита иммунная система для защиты.

В матке инфекции имеют высокую частоту встречаемости и связаны с бесплодием. Однако до сих пор оставалось загадкой, как эмбрион реагирует при встрече с бактерией. Эта работа показывает, что иммунные способности эмбриона начинаются задолго до существования лейкоцитов, и «могут помочь нам в будущем улучшить фертильность, предотвратить эмбриональные пороки развития и разработать новые репродуктивные терапии», — объясняет Хойман.

В этом смысле открытие также подчеркивает важную необходимость более детального изучения популяции бактерий, которые могут колонизировать матку, дифференцируя захватчиков (и возможных патогенов) от потенциальных резидентных бактерий, которые могут оказывать благотворное влияние на репродуктивную физиологию.