Биологи предложили новый взгляд на роль врожденного иммунитета в жизни и смерти
Врожденный иммунитет защищает организм от потенциально опасных биологических субстанций — ими могут быть патогены, опухоли, собственные разрушенные ткани. Однако он же может и убить своего хозяина, как, например, при тяжелой форме COVID-19. Биологи МГУ имени М. В. Ломоносова предположили, что его разрушительная активность есть ни что иное как эволюционная защита целой популяции от больных особей — альтруистический суицид, — а старение является его более медленной формой. Результаты работы опубликованы в International Journal of Molecular Sciences.
Врожденный иммунитет — очень древняя система защиты от биологических агентов, которые могут навредить организму хозяина: вирусов, микроорганизмов, собственных дефектных тканей, токсинов и прочего. При сильных травмах или некоторых болезнях защитник становится палачом: иммунная система запускает чрезмерную воспалительную реакцию, убивающую не только то, что нужно убить, но и своего хозяина. Именно так происходит при тяжелой форме COVID-19 или при сепсисе.
В своей новой статье Борис Черняк, Константин Лямзаев и Армен Мулкиджанян из Института физико-химической биологии имени А. Н. Белозерского Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова (Россия) выдвинули гипотезу, что разрушительный механизм является не просто неизбежным следствием высокой эффективности иммунной системы, но так называемым альтруистическим суицидом: организм убивает себя, чтобы не допустить распространения недуга в родственной популяции и таким образом спасти ее. О подобной стратегии говорил еще два десятилетия назад директор Института физико-химической биологии имени А. Н. Белозерского Владимир Скулачев — он назвал ее феноптозом.
Убедительные доказательства в пользу этой гипотезы следуют из основных механизмов врожденного иммунитета. Эта система задействует относительно небольшое количество белков-рецепторов, которые в ответ на связывание с патогенами или с эндогенными молекулами, ассоциированными с повреждениями (DAMP), запускают воспалительные реакции. DAMP могут быть представлены различными компонентами клетки, белками, нуклеиновыми кислотами, продуктами обмена. Обычно их появление говорит о травме, однако оказалось, что их также выделяют нормальные целые клетки во время воспалительной активации. Введение антител, перехватывающих некоторые DAMP или блокирующих их рецепторы, предотвращает развитие сепсиса, асептического системного воспаления, ишемии и прочих недугов. Эти наблюдения трудно объяснить с точки зрения защитной функции врожденного иммунитета, но они хорошо согласуются с его участием в программе самоубийства.
Владимир Скулачев предположил, что медленной формой феноптоза является запрограммированное старение — существуют убедительные доказательства связи между ним и активацией врожденного иммунитета. Например, многолетние эксперименты по селекции долгоживущих мух дрозофил привели к отбору насекомых с подавленной иммунной системой. По аналогичному пути, по-видимому, пошла и эволюция в случае летучих мышей. У этих животных из-за точечной мутации в одном из генов значительно снижен противовирусный иммунитет, и в результате они мирно сосуществуют со многими вирусами и служат резервуаром для очень опасных патогенов, включая коронавирус SARS-CoV-2. Возможно, именно из-за особенностей своей иммунной системы летучие мыши живут гораздо дольше (10-20 лет, а некоторые виды до 40 лет), чем большинство животных сходного размера.
«С одной стороны, печально осознавать, что наш организм несет смертоносную программу, но есть и хорошие новости! Понимание значения и механизмов соответствующих процессов позволяет разрабатывать новые подходы, позволяющие ослабить убийственное действие врожденного иммунитета. В частности, прототипами "антифеноптотических препаратов" можно считать антиоксиданты, нацеленные на митохондрии, в том числе соединения группы SkQ, разработанные в нашем институте под руководством Владимира Петровича Скулачева. Наши эксперименты и эксперименты коллег показали, что эти соединения подавляют многие реакции врожденного иммунитета, вмешиваясь в воспалительные процессы, опосредованные митохондриями. В отличие от множества противовоспалительных средств, SkQ1 не имеет выраженных побочных эффектов. Можно предполагать, что именно благодаря подавлению врожденного иммунитета SkQ1 существенно повышает среднюю продолжительность жизни лабораторных животных. Хочется верить, что разработка и применение подобных препаратов может сделать нашу жизнь длиннее и безопасней», — рассказывает Борис Черняк, руководитель лаборатории биоэнергетики клетки Белозерского института МГУ имени М. В. Ломоносова.
