хромосомы

Человеческие хромосомы со специально окрашенными теломерами на концах.
Т-лимфоциты могут становиться моложе с помощью ДНК, которую им дают другие иммунные клетки.

Все клетки со временем стареют, и иммунные в том числе. Постарев, они перестают адекватно реагировать на инфекции, перестают своевременно уничтожать злокачественные клетки и т. д. При этом именно из-за инфекций иммунные клетки должны стареть быстрее. Дело не в том, что сами инфекции как-то плохо на них действуют, просто когда приходит время бороться с вирусом или бактерией, иммунные клетки начинают активно делиться. А мы знаем, что у любых нормальных клеток (за исключением стволовых) есть лимит деления, который определяется теломерами. Так называют концевые участки хромосом, которые ничего не кодируют, но зато защищают кодирующую ДНК от повреждения.

Дело в том, что ДНК-копирующая машина не может копировать хромосому до самого конца — какой-то кусочек будет потерян. Если бы на хромосоме до самых её краёв были важные генетические последовательности, при каждом клеточном делении, то есть при каждом копировании ДНК, в этих важных последовательностях появлялись бы дефекты. А так их прикрывают теломеры, которые могут укорачиваться без какого-либо вреда. Но теломеры не бесконечны, и вот наступает момент, когда клетка понимает, что она не может делиться. Тогда она либо погибает, включив программу самоуничтожения, либо остаётся стареть и дряхлеть (и такие стареющие клетки представляют особую проблему для организма).

Стволовые клетки способны удлинять теломеры с помощью фермента теломеразы, потому-то они и способны делиться очень, очень долго. Когда клетка перестаёт быть стволовой и приобретает какую-то специализацию, ген теломеразы у неё перестаёт работать. Клетка вполне может делиться, но теперь у неё есть лимит делений.

Иммунные клетки, как мы опять же говорили, активно делятся при появлении инфекции. И какое-то время назад удалось выяснить, что, к примеру, Т-лимфоциты умеют активировать собственную теломеразу. Но делятся они всё-таки слишком много и часто. Одной только теломеразы им не хватило бы, чтобы поддержать хромосомы в нормальном здоровом виде.

Сотрудники Университетского колледжа Лондона вместе с коллегами из других научных центров Великобритании и Италии обнаружили на этот счёт у Т-лимфоцитов ещё одну хитрость: оказывается, они пользуются чужими теломерами. Чтобы Т-лимфоцит активировался, чтобы он начал делиться и запустил свои антиинфекционные механизмы, он должен пообщаться с так называемой антиген-презентирующей клеткой. Антигеном называют всё, на что может отреагировать иммунитет — вирусный белок или его фрагмент, кусок стенки бактериальной клетки и т. д. Антиген-презентирующие клетки выхватывают из окружающей среды всё подозрительное, обрабатывают внутри себя и демонстрируют (презентируют) это Т-лимфоцитам. Т-лимфоциты и сами могут чувствовать присутствие чего-то опасного, но только после контакта с антиген-презентирующими клетками они понимают, что подозрения не напрасны и нужно бороться против того, что им только что показали.

Исследователи наблюдали за поведением человеческих Т-клеток и антиген-презентирующих клеток, к которым добавили куски разных вирусов. Клетки чувствовали вирусное присутствие и начинали взаимодействовать, как при настоящем иммунном ответе. И тут оказалось, что у Т-лимфоцитов, провзаимодействовавших с антиген-презентирующими клетками, теломеры внезапно увеличиваются, а у антиген-презентирующих клеток уменьшаются. Причём теломеры у Т-лимфоцитов становятся в тридцать раз длиннее, чем это могла бы сделать теломераза.

Дальнейшие эксперименты показали, что у антиген-презентирующих клеток, которые готовы к контакту с Т-клетками, из ядра выходят мембранные пузырьки с кусками теломер. Пузырьки идут туда, где контактируют клетки, переходят в лимфоциты, и лимфоциты пришивают чужие теломеры к своим хромосомам. Исследователи взяли просто пузырьки с теломерами и добавили их к лимфоцитам — эффект был тот же. Чужие теломеры стимулировали деление Т-клеток и уменьшали среди них долю тех, в которых возникали признаки старости. Можно сказать, что Т-лимфоциты жили чужой жизнью, отсрочивая собственное старение.

Более того, после получения теломер среди Т-клеток появлялось много таких, которых называют стволовоподобными Т-клетками памяти — они похожи на стволовые клетки тем, что могут жить и делиться сравнительно долго, помня о предыдущих инфекциях и при нужде активируя воспалительную реакцию и атаку на патоген. (Остаётся вопрос, как живётся антиген-презентирующим клеткам, которые отдают часть своих теломер. Но, вероятно, для них это не так критично, от них не требуется быстрого и частого деления, и они могут позволить себе поделиться теломерами.)

В статье в Nature Cell Biology также говорится, что чужие теломеры улучшают иммунитет в масштабе организма — это удалось показать в опытах с мышами, которых заражали гриппом. Мышам вводили Т-лимфоциты, настроенные бороться с гриппом. Но одним животным вводили Т-лимфоциты, которые не получили дополнительных теломер, а другим вводили Т-лимфоциты с достроенными теломерами. Первую атаку инфекции те и другие мыши выдерживали, но когда спустя две недели их снова заражали гриппом, в живых оставались только те, которые прежде получили Т-клетки с достроенными теломерами. То есть эти Т-клетки благодаря удлинённым теломерам смогли дожить до второго заражения и защитить мышей от гриппа.

Если говорить с практической точки зрения, то, возможно, эти новые данные помогут усовершенствовать вакцины — можно представить себе, как вакцина будет приносить иммунным клеткам не только образец патогена, с которым им нужно будет бороться, но и ещё и дополнительный запас жизни в виде искусственно синтезированных фрагментов теломер.