Почему иммунная система человека часто помнит о вакцинации всю свою жизнь? Исследователи из Университета имени Фридриха-Александра в Эрлангене-Нюрнберге (FAU) и Университетской клиники Эрлангена изучили этот вопрос. Их исследование дало удивительно ясный ответ: иммунные клетки, ответственные за иммунологическую память, по-видимому, на ранней стадии переключаются в своего рода режим ожидания. В этом состоянии они могут выживать в течение многих десятилетий. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Immunology.
Исследовательская группа использовала вакцинацию против желтой лихорадки в качестве модельной системы. И это не случайно, поскольку она считается одним из лучших примеров эффективной вакцинации у людей. Большинству людей достаточно одной инъекции. Тем не менее, ее защитный эффект исключительно силен и часто сохраняется на протяжении всей жизни. Это делает вакцинацию идеальным «образцом» для понимания того, как развивается стабильная иммунологическая память.
Исследователи изучили более 50 здоровых взрослых, которые только что получили прививку от желтой лихорадки, и отслеживали их иммунный ответ в течение целого года. Они также проанализировали образцы крови людей, вакцинированных от желтой лихорадки от 7 до 26 лет назад. Это позволило напрямую сравнить характеристики, проявляемые собственными иммунными клетками организма вскоре после вакцинации, и те, которые они сохраняют на протяжении десятилетий.
Сильные бойцы, долгоживущие стражи
Исследовательская группа сосредоточила свое внимание на так называемых Т-лимфоцитах. В организме существует множество различных типов этих клеток, каждый из которых специализируется на определенной категории патогенов. После заражения вирусом желтой лихорадки (или вакцинации) Т-клетки, нацеленные на клетки организма, инфицированные вирусом желтой лихорадки, начинают размножаться. Это быстро создает целый арсенал подходящих иммунных клеток. Большинство из них погибают после успешной борьбы с вирусом. Однако некоторые «клетки памяти» сохраняются в течение длительного времени.
Даже на начальном этапе иммунного ответа не все Т-клетки предназначены для защиты от патогенов. Некоторые уходят, чтобы оставаться на страже в будущем — зачастую на протяжении многих десятилетий. «В случае новой инфекции они могут очень быстро размножаться», — объясняет профессор Килиан Шобер, профессор иммунологии Т-клеток имени Гейзенберга в Институте микробиологии Университетской клиники Эрлангена, возглавлявший исследование.
«В этом случае иммунная система реагирует гораздо быстрее, чем при первом контакте с патогеном, и может пресечь инфекцию на ранней стадии». Эта иммунологическая память также является основной причиной, по которой вакцинация защищает от болезней.
Выживание на низкой передаче
Но чем именно эти долгоживущие Т-клетки памяти отличаются от своих собратьев, активно участвующих в защите от инфекций? Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи измерили, среди прочих факторов, скорость метаболизма Т-клеток, специфичных для желтой лихорадки.
«Нам удалось показать, что некоторые из них — а именно те, которые впоследствии формируют иммунологическую память, — на ранних стадиях переключаются в своего рода энергосберегающий режим», — говорит Сина Фришхольц из исследовательской группы Шобера, которая выполнила большую часть экспериментальной работы в рамках своей докторской диссертации. «Они значительно замедляют свой метаболизм и, таким образом, могут выживать годами и десятилетиями».
Команда была удивлена тем, насколько ясно проявился этот принцип. «Наиболее устойчивыми являются не самые активные клетки иммунной системы, а те, которые очень рано научились экономно использовать свои энергетические резервы», — подчеркивает Фришхольц.
Одним из веществ, использованных командой для измерений, был пуромицин. Чем активнее клетка, тем больше этого вещества она включает в свои белки. Используя эту корреляцию, исследователи смогли определить, как на метаболическую активность отдельных Т-клеток влияла вакцинация против желтой лихорадки.
«Эти данные очень четко показывают: долговременная иммунная память основана на сдерживании, а не на постоянно высокой активности», — объясняет коллега Шобера, доктор Эв-Мари Шустер, которая внесла свой вклад, поделившись своим опытом в области клеточного метаболизма.
Эта закономерность была очевидна уже в первые несколько недель после вакцинации и подтвердилась у испытуемых, вакцинация которых проводилась много лет назад. Большое количество и разнообразие измеренных значений потребовали сложных компьютерных расчетов. «Только благодаря систематическому биоинформатическому анализу мы смогли понять, насколько стабильной остается эта энергосберегающая программа на протяжении десятилетий», — говорит доктор Мириам Гроц, ответственная за анализ данных.
Эти наблюдения также относятся к вакцинации против COVID-19.
Чтобы убедиться в универсальности этого принципа, команда также проверила свои результаты на двух различных моделях мышей с бактериальными и вирусными инфекциями. Исследователи также изучили особей, недавно получивших вакцинацию против SARS-CoV-2. Обнаруженная корреляция также была очевидна в этих анализах. «Это доказывает, что метаболический покой — это не частный случай вакцинации против желтой лихорадки, а фундаментальный принцип иммунобиологии клеток памяти», — говорит профессор Шобер.
Таким образом, постоянно сильная иммунная система не основана на постоянной максимальной производительности. «Ключевым фактором, по-видимому, является способность отдельных иммунных клеток замедлять свою активность в нужный момент, оставаясь при этом работоспособными на протяжении десятилетий», — подчеркивает Шобер. «Это меняет наше понимание того, как развивается долговременный иммунитет, и может помочь в разработке более целенаправленных вакцин и иммунотерапии».
