Как детективы, ищущие следы и другие улики по телевизору "детектив," наука также может извлечь выгоду из анализа следов важных игроков в молекулярном ландшафте тела. Клаус Лей, M.D., ученый из Института аллергии Ла Хойя & Иммунология сделала именно это и осветила ключевой шаг на пути развития иммунных клеток, вызывающих воспаление. Открытие предоставляет мощную, ранее неизвестную информацию о важнейших биологических механизмах, лежащих в основе сердечных заболеваний и многих других заболеваний.
Исследование, опубликованное сегодня в журнале Nature, сосредоточено на одной из самых распространенных и важных иммунных клеток организма, известных как нейтрофилы, которые играют ключевую роль во многих заболеваниях. "Нейтрофилы – это первая линия защиты организма и основная клетка, защищающая нас от бактериальных инфекций," сказал доктор. Лей, пионер в сосудистой иммунологии и руководитель отдела биологии воспаления Института Ла-Хойи. "Хотя их защитная функция очень положительна, нейтрофилы также обладают свойствами вызывать воспаление, что вызывает проблемы при сердечных заболеваниях и множестве аутоиммунных заболеваний, например, волчанке. Это делает понимание того, как манипулировать этими клетками, чрезвычайно важно в борьбе с болезнью."
Лауреат Национальной медали науки Шу Цзянь, М.D., Ph.D., профессор Калифорнийского университета в Сан-Диего, известный своей работой по сосудистым механизмам и атеросклерозу, похвалил доктора. Открытие Лея как значительный прогресс в понимании воспалительных механизмов при болезни. "Они выяснили молекулярные и механические основы этого типа катания нейтрофилов (в кровеносных сосудах), которые имеют большое значение при воспалении," сказал доктор. Чиен, директор Инженерного института медицины Калифорнийского университета в США. "Поскольку воспаление лежит в основе большого количества заболеваний, эти результаты имеют не только фундаментальное значение для механобиологии клетки, но и для понимания патофизиологии многих болезненных состояний."
Клаус Лей, M.D., ученый из Института аллергии и иммунологии Ла-Хойи обнаружил ключевой шаг на пути развития иммунных клеток, вызывающих воспаление (показано здесь), которые являются основной причиной многих заболеваний. В этом замечательном видео, снятом с использованием передовых технологий обработки изображений, доктор. Лей показывает, как воспалительные клетки используют мембранную перевязку и "лассо" удерживать свои позиции в высоком кровотоке в стенке сосуда. Нижнее видео, показывающее нейтрофил мыши, было опубликовано сегодня в журнале Nature. Лучшее понимание этих процессов может привести к новым способам борьбы с болезнями. Видео и обработка предоставлены художником Институтом аллергии и иммунологии Ла-Холья
В своей статье в Nature под названием "«Стропы» позволяют нейтрофилам катиться при высоком сдвиге," Доктор. Лей показал, как нейтрофилы используют мембранные ремни, похожие на пращу, для фиксации на стенке кровеносных сосудов в периоды, когда кровоток очень быстрый. Сделав открытие, доктор. Лей и Притху Сандд, доктор философии.D., исследователь из института Ла Хойя использовал "динамический след," новаторский метод визуализации, разработанный ими в 2010 году, который использует специальные микроскопы и микроскопию полного внутреннего отражения, чтобы увидеть и сфотографировать процесс адгезии нейтрофилов с беспрецедентной четкостью. Алекс Гройсман, Ph.D., доцент кафедры физики UCSD, сыграл важную роль в разработке и конструировании микрожидкостного устройства, в котором проводились эти эксперименты, и сотрудничал с документом Nature.
Сусан Нуршар, доктор философии.D., профессор фармакологии микрососудов и глава Центра микрососудистых исследований в Бартсе и Лондонской медицинской школы Лондонского университета, сказал, что эта работа дает еще один "главное понимание" от доктора. Лей, открытия которого на протяжении многих лет неоднократно улучшали научное понимание роли нейтрофилов в возникновении воспаления. В частности, она процитировала доктора. Новаторская работа Лея по открытию каскада адгезии лейкоцитов, в котором объясняются последовательные шаги, используемые нейтрофилами для закрепления на стенке кровеносного сосуда, когда они готовятся к миграции в места инфекции. Его последнее открытие показывает еще один важный шаг в этом процессе.
"Это совершенно новая клеточная концепция, которая теперь будет добавлена в качестве дополнительного шага к каскаду адгезии лейкоцитов, который описывает последовательные клеточные ответы, участвующие в направлении нейтрофилов к участкам воспаления," она сказала. "Эта новаторская работа, без сомнения, проложит путь другим исследователям для изучения возникновения "стропы" в широком диапазоне воспалительных процессов."
Как и другие иммунные клетки, нейтрофилы перемещаются по телу через кровоток, выполняя свои обязанности по борьбе с инфекциями. Для выполнения своей работы нейтрофилы должны мигрировать через стенки кровеносных сосудов к участкам инфекции, травмы или воспаления.
"Активность нейтрофилов очень важна для нашего выживания, поэтому они являются предметом значительных научных исследований," сказал доктор. Лей. Пока некоторые ученые изучают их миграцию из кровеносного сосуда, доктор. Лаборатория Лея сосредоточилась на том, как нейтрофилы прикрепляются к стенке кровеносных сосудов. "Это важно, поскольку дает возможность разработать новые методы лечения, основанные на модуляции или блокировании одного из этапов в каскаде адгезии," сказал доктор. Лей, отметив, что более ранние исследования показали, что блокирование даже одного из шагов может серьезно снизить рекрутирование нейтрофилов.
Хотя доктор. Лей ранее показал, как нейтрофилы прикрепляются при медленном кровотоке, его последнее исследование показывает, что нейтрофилы используют длинные мембранные привязки в передней части клетки, называемые "стропы," замедляться во время высокого кровотока. Клетки делают это, отделяя свой цитоскелет от клеточной мембраны, оборачивая петлю вокруг себя, как лассо, а затем втыкая крючки в стенку кровеносного сосуда, сказал доктор. Лей. Высокий кровоток возникает во время воспаления, когда организм устремляет иммунные клетки к участку, чтобы способствовать заживлению. Воспаление – нормальная часть процесса заживления, но нежелательна при некоторых заболеваниях.
"Для этих клеток прилипание при высоких сдвиговых усилиях похоже на сильнейший ураган," сказал доктор. Лей. "Задача в этом шторме – не сдаться."
Доктор. Исследования Лея могут оказаться ценными, помогая ученым понять, как уменьшить адгезию, когда воспаление нежелательно, например, при сердечных или аутоиммунных заболеваниях, или для усиления процесса, когда желательно больше нейтрофилов, например, при бактериальных инфекциях, таких как MRSA. "Организму необходимо достаточно нейтрофилов, чтобы бороться с бактериями быстрее, чем они могут расти," он сказал. "Лучшее понимание адгезии нейтрофилов может быть очень полезным в этом процессе. И наоборот, прерывание этого процесса может иметь серьезные последствия при аутоиммунных и других воспалительных заболеваниях."