Исследователи из РУДН совместно с международной научной группой выявили, что некорректная реакция иммунной системы на вирусные инфекции может привести к развитию фиброза, который в дальнейшем нарушает функции органов и в тяжёлых случаях может стать причиной смерти. Такой процесс наблюдался, к примеру, у некоторых пациентов с пневмонией, вызванной COVID-19.
Данные результаты были представлены на международной академической школе, проходившей в Институте митохондриальной биомедицины Сианьского университета Цзяотун (Китай). Фиброз является универсальным защитным механизмом организма, призванным отделить воспалительный очаг от здоровых тканей и предотвратить распространение воспаления через системный кровоток.
Однако процесс замещения тканей фиброзной соединительной тканью ведёт к постепенному снижению специфических функций поражённого органа, а при значительном развитии — к полной утрате его работоспособности, поясняют учёные РУДН. В нормальных условиях в организме защитную роль на границе с внешней средой выполняют тучные клетки, которые входят в состав врождённого и адаптивного иммунитета.
Наибольшее их количество сосредоточено в коже, лёгких и желудочно-кишечном тракте. Эти клетки контролируют состояние соседних клеток и межклеточного вещества в тканях, участвуя в ограничении распространения инфекций, включая вирусные.
В обычной ситуации тучные клетки постепенно выделяют более 70 биологически активных веществ в строго регулируемых количествах, что поддерживает сбалансированную работу клеточного окружения. «Каждый активный компонент выделяется в определённое время, в нужном месте и в необходимом объёме. Однако при некоторых обстоятельствах, например, во время аллергической реакции, тучные клетки выделяют практически все свои вещества за считанные минуты», — пояснил руководитель исследования, директор научно-образовательного ресурсного центра «Инновационные технологии иммунофенотипирования, цифрового пространственного профилирования и ультраструктурного анализа» РУДН Дмитрий Атякшин.
Учёный отметил, что иногда тучные клетки могут неправильно реагировать на инфекцию, усиливая воспалительный процесс. При COVID-19, например, накопление тучных клеток в лёгких способствовало координации работы других клеток в развитии локального цитокинового шторма, который затем распространяется на соседние участки органа.
«Мы применили передовые методики для выявления мишеней в тканевом микроокружении, что позволило визуализировать комплексное взаимодействие тучных клеток с рядом клеток и внеклеточным матриксом. Также были разработаны алгоритмы биоинформатического анализа с использованием искусственного интеллекта, что дало возможность выявить и подтвердить новые пространственные особенности и механизмы формирования фиброза, обусловленные активностью тучных клеток», — рассказал Атякшин.
В результате учёные обнаружили, что в лёгочной ткани, поражённой COVID-19, тучные клетки запускают образование специфических тканевых структур, где упорядоченное расположение клеток создаёт благоприятные условия для быстрого формирования волокон и межклеточного матрикса. Кроме того, сами тучные клетки участвуют в сборке коллагеновых волокон, существенно усиливая протекание фиброза.
«Наше фундаментальное исследование имеет прямое клиническое значение. К примеру, блокирование активации тучных клеток при лечении воспалений лёгких может снизить вероятность развития фиброза после различных инфекционных заболеваний, включая COVID-19, что позволит увеличить продолжительность и качество жизни пациентов», — подчеркнул Атякшин. По словам учёного, данную проблему можно решить с помощью создания специальных блокаторов активации тучных клеток или использования препаратов, которые неспецифически подавляют дегрануляцию этих иммунных «стражей».