Иммунная защита без побочного ущерба

Исследователи из Базельского университета (Швейцария) выяснили роль фермента миелопероксидазы (MPO). В борьбе с инфекциями этот фермент, придающий гною зеленоватый цвет, производит высокоагрессивную кислоту, которая убивает патогены, не повреждая окружающие ткани. Результаты, опубликованные в Nature Microbiology, могут дать новые подходы для терапий, укрепляющих иммунитет.

В борьбе организма с бактериальными патогенами на передовой находятся белые кровяные клетки. Они идентифицируют и поглощают захватчиков, а затем обезвреживают их с помощью высокотоксичных веществ. Важно, чтобы эти вещества уничтожали только бактерии, нанося как можно меньше побочного ущерба окружающим тканям.

Исследовательские группы под руководством профессора Дирка Буманна и доктора Нины Кханны обнаружили, как белые кровяные клетки решают эту сложную задачу. Фермент MPO прикрепляется непосредственно к поверхности бактерии, где производит чрезвычайно агрессивную кислоту. Кислота мгновенно реагирует в непосредственной близости, прожигая дыру в бактериальной клеточной оболочке, что убивает бактерию. В борьбе с инфекциями фермент действует как снайпер: оснащённый высоковзрывчатым «боеприпасом», он поражает цель с высочайшей точностью, не причиняя побочного ущерба окружению.

Функция MPO — зеленоватый цвет гноя

Белые кровяные клетки борются с бактериями, производя перекись водорода (H₂O₂). Фермент MPO затем преобразует перекись водорода в гипохлоритную кислоту (HOCl). Эта высокоагрессивная кислота немедленно реагирует на поверхности бактерий и убивает захватчика. «Бактерии беспомощны против этой кислотной бомбы», — объясняет Дирк Буманн. Поскольку гипохлоритная кислота высокореактивна, «бомба» реагирует сразу с ближайшими биомолекулами. Она «взрывается» локально и не распространяется на более широкое окружение. Бактерии погибают, а окружающая ткань остаётся нетронутой. Эти находки позволили команде прояснить точную функцию фермента MPO, ответственного за зеленоватый цвет гноя.

Долгосрочные эффекты побочного ущерба изучены недостаточно

В своём исследовании учёные также изучили клетки людей, которые из-за генетического дефекта лишены фермента MPO. Этот дефект встречается примерно у одного из 5000 человек. У таких людей перекись водорода не преобразуется в гипохлоритную кислоту и накапливается, пока не просачивается в кровяные клетки и окружающие ткани. «Бактерии всё равно погибают даже без MPO. Однако повреждаются не только бактерии, но и кровяные клетки, и их окружение», — поясняет Буманн. «Побочный ущерб клеткам крови и тканям без MPO может иметь долгосрочные последствия, такие как ускоренное старение и рак, но это ещё не было систематически исследовано», — добавляет Нина Кханна.

MPO — фермент с двумя лицами

«Поскольку сегодня мы сталкиваемся с меньшим количеством инфекций, чем в прошлом, когда эволюционировал MPO, проблема побочного ущерба и его контроля с помощью MPO может играть менее важную роль», — говорит Кханна. С другой стороны, возможно разработать новые стратегии лечения бактериальных инфекций, которые поддерживают иммунный ответ, усиливая механизм MPO. «В настоящее время разрабатываются только препараты, которые делают обратное и ингибируют MPO. Причина в том, что MPO может оказывать негативное влияние в случае сердечных заболеваний», — указывает Дирк Буманн. Однако, если такие ингибиторы MPO будут применяться широко, пациенты с инфекциями могут пострадать.