Иммунные клетки постоянно перемещаются между тканями, которые сильно различаются по плотности и жесткости. До сих пор не было ясно, способны ли они воспринимать эти механические различия как отдельный сигнал. Ученые показали, что Т-лимфоциты чувствуют жесткость окружающей среды и в ответ меняют форму, работу генов и чаще превращаются в клетки, надолго остающиеся в тканях.
Иммунные клетки постоянно выходят из крови, проходят через лимфатические узлы, попадают в легкие, кожу, печень и другие органы. При этом ткани сильно различаются по плотности и жесткости. До сих пор было не вполне понятно, воспринимают ли Т-лимфоциты эти различия как физическое препятствие, или они способны «чувствовать» свойства окружающей среды и использовать эту информацию при выборе дальнейшего поведения.
Международный коллектив ученых проверил, так ли это. Иммунологи изучили CD8+ Т-лимфоциты — иммунные клетки, которые способны находить и уничтожать зараженные вирусами или поврежденные клетки. После инфекции часть таких лимфоцитов сохраняется в организме. Некоторые из них продолжают циркулировать по телу, а другие надолго остаются в определенной ткани и «дежурят» там на случай повторного появления инфекции.
Чтобы проверить это, активированные Т-клетки помещали в трехмерные коллагеновые среды. Одни были мягкими, другие — значительно жестче. В остальном условия старались сделать одинаковыми, чтобы клетки реагировали именно на механические свойства окружения. Результаты опубликовал журнал Nature Immunology.
В жесткой среде лимфоциты двигались медленнее и меняли форму. Менялось и их ядро — центральная часть клетки, где хранится ДНК. Клетки также увеличивали количество белков, укрепляющих оболочку ядра. Причем исследователи получили похожий результат не только с клетками мышей, но и с человеческими Т-лимфоцитами.
Жесткая среда одновременно оказалась для клеток стрессом. Когда лимфоциты протискивались через нее, у них чаще появлялись повреждения ДНК. В ответ клетки замедляли деление и запускали восстановление генетического материала. В жестком окружении более половины клеток задерживались на ранней стадии цикла деления, тогда как в мягком таких было примерно четверть.
Вместе с этим жесткость меняла работу большого числа генов Т-лимфоцитов. Клетки начинали становиться похожими на иммунные клетки памяти, которые надолго остаются внутри тканей. У них ослабевали программы, связанные с дальнейшей циркуляцией по организму, и усиливались программы, характерные для закрепления и жизни в определенной ткани. То есть клетка получает информацию о том, где она находится и на основании этого перестраивает свою работу.
Исследователи также измерили жесткость разных органов. Печень, легкие, почки и слюнные железы мышей оказались примерно в 10 раз жестче лимфатических узлов и селезенки. Кроме того, во время вирусной инфекции сама селезенка становилась примерно в шесть раз жестче. Это значит, что в организме Т-лимфоциты действительно регулярно сталкиваются с разными механическими условиями.
Пока не ясно, какая именно молекулярная система работает у Т-клеток как датчик жесткости. Ученые проверили несколько известных механизмов, но ни один из них не объяснил эффект полностью.
