Тепло действует как турбо-ускоритель для иммунных клеток

Температура — ключевой физиологический фактор, определяющий скорость иммунных реакций. Хотя это может казаться очевидным, на уровне отдельных клеток этот вопрос оставался практически не изученным — до сих пор. Стефан Визер из Института зоологии Университета Инсбрука и его коллеги сообщают в Developmental Cell, что моторный белок миозин II регулирует температурную чувствительность иммунных клеток и обеспечивает ускорение иммунного ответа при повышенной температуре тела.

Около десяти лет назад Визер впервые заметил, что температура влияет на движение иммунных клеток внутри организма, в ходе простых экспериментов с культурами клеток в Институте науки и технологий Австрии (ISTA). Он наблюдал, что постепенное повышение температуры инкубатора с 20 °C до 40 °C резко меняло подвижность иммунных клеток: чем теплее среда, тем быстрее двигались клетки — при 20 °C они почти полностью останавливались. Однако раскрытие молекулярного механизма этого явления заняло ещё много лет.

«Это звучит удивительно, потому что идея, что иммунные клетки реагируют на температуру, кажется очевидной, — объясняет биофизик, — но не было никаких подсказок, как этот механизм может работать на молекулярном уровне». Вместе с соавтором Вереной Рупрехт Визер теперь исследует такие вопросы в новой группе количественной биологии (QBIO) в Институте зоологии.

Тема его не отпускала. Работая руководителем группы в Институте фотонных наук (ICFO) в Барселоне, Визер получил возможность систематически изучать температурную чувствительность иммунных клеток — как в культурах, так и в живых организмах, таких как рыбки данио и мыши, — с помощью специально созданного термо-микроскопа.

Миозин II в лихорадочном движении

При повышении температуры с 25 °C («холод») до 37 °C («норма») и 41 °C («лихорадка») несколько типов человеческих лейкоцитов — включая Т-клетки, макрофаги, дендритные клетки и нейтрофилы — демонстрировали заметный рост скорости миграции и значительно большее количество клеток, проникающих в лимфатические сосуды за короткое время.

«Под "значительным" мы подразумеваем до десятикратного увеличения скорости, что может резко сократить время, необходимое иммунным клеткам для достижения лимфатических сосудов», — поясняет Визер. Более того, лейкоциты реагировали на изменения температуры почти мгновенно — в течение секунд. «Это явно указывало на биофизический механизм, более быстрый, чем любой процесс регуляции генов».

Используя сложную установку флуоресцентной микроскопии, позволяющую точно контролировать температуру на уровне отдельной клетки, Визер и его коллеги смогли определить лежащий в основе механизм: моторный белок миозин II. Известный своей ролью в подвижности клеток, клеточном делении и мышечном сокращении, миозин II увеличивает свою способность генерировать механическую силу за счёт АТФ при температурах выше 37 °C — тем самым продвигая иммунные клетки быстрее. Таким образом, миозин II является ключевым драйвером эффективного иммунного ответа в условиях, подобных лихорадке.

«Наше исследование показывает, что температура — это важнейший физиологический контрольный параметр, который автономно модулирует как скорость, так и морфологическую динамику на уровне отдельной клетки как у теплокровных, так и у холоднокровных видов», — заключает Визер. Он рассматривает эти результаты как отправную точку для новых исследовательских вопросов — особенно в физиологии и иммунологии.