Взрывные клетки

Иммунные клетки плоских червей, распадаясь на части, уничтожают несколько десятков потенциально опасных клеток, оказавшихся рядом с ними.


Планария Bipalium vagum. (Фото: budak / Flickr.com)

Иммунные клетки борются с патогенами с помощью разнообразных молекул – антител, ферментов, токсинов и др., – которые подавляют размножение патогенов и убивают их вместе с заражёнными клетками.

Ещё иммунные клетки могут поглощать патогены и уже внутри себя обрабатывать их своим химическим оружием. Сама клетка остаётся целой – то есть она может в конце концов погибнуть, но происходит это от усиленных иммунных трудов, от слишком активного уничтожения бактерий, от слишком активного синтеза токсинов и пр.
Недавно в журнале Cell была опубликована статья о своеобразных иммунных клетках, которые ведут себя подобно мине или гранате: активировавшись, они распадаются на части, уничтожая всё вокруг себя. Обнаружили их у планарий. Планарии известны феноменальными регенеративными способностями: на обезглавленном теле у них вырастает новая голова, отрезанная голова отращивает себе новое тело и т. д. Во время регенерации у них начинает очень активно работать иммунная система, которая у них достаточно своеобразна и при этом мало изучена.

Авторы работы, изучавшие иммунные процессы у регенерирующих планарий, обратили внимание на клетки, которые стремительно исчезали, оставляя вокруг себя пустое пространство. Происходило это под действием одного из активинов – так называют семейство белков, участвующих в различных молекулярно-клеточных процессах, от дифференцировки клеток до передачи иммунных сигналов. Когда клетка чувствовала активин, она высвобождала ионы кальция из своих внутренних хранилищ. Как следствие, кальция в цитоплазме становилось много, в то время как снаружи его было мало, и разница концентраций разрывала наружную мембрану. Всё выглядело как взрыв, который происходил примерно за две минуты с того момента, как на клетку подействовал активин. При взрыве из неё высвобождались некие токсины, убивавшие рядом с ней до семидесяти клеток. Это могли быть бактерии, это могли быть клетки млекопитающих, которых подсаживали к клеткам планарий, это могли быть собственные клетки планарий. Соответственно, активиновый сигнал появлялся при бактериальной инфекции, при появлении чужеродных белков, которые указывали на другой класс животных, или при появлении клеток планарий с другими вариантами планариевых генов. В последнем случае, вероятно, иммунные клетки предотвращали возникновение генетической химеры, когда в регенерирующем черве появились бы клетки от другого червя.



Взрывающийся раптобласт, внизу – с окрашенной жёлтым наружной мембраной. (Фото: C. Chai et al., Cell, 2026)

Исследователи полагают, что здесь имеет место особый вариант программируемой клеточной гибели, который они назвали раптозом, а сами клетки – раптобластами (от англ. rupture – разрыв, прорыв, разрушение). У программируемой клеточной гибели есть целый ряд разновидностей, самая известная из которых апоптоз, но кроме него, есть ещё и ферроптоз, и пироптоз, и другие. Программируемость подразумевает, что есть некая процедура, цепочка молекулярных событий, которая начинается со специфического сигнала и которая приводит к разрушению клетки. Различия в стартовом сигнале и протоколе разрушения дают основания говорить о той или иной разновидности клеточного суицида. В случае раптоза всё начинается с белка активина, а внутриклеточным действующим веществом служит кальций, точнее, его стремительное высвобождение из хранилищ.

Отчасти раптоз похож на пироптоз – при пироптозе тоже рвётся клеточная мембрана, и включается он при патогенной опасности и тканевых повреждениях. Но окружающие при этом не гибнут мгновенно. Из пироптозной клетки наружу выливается много воспалительных сигналов; воспаление в дальнейшем может вызвать гибель расположенных рядом клеток. При раптозе же, как выяснили исследователи, воспаление подавляется, очистка от бактерий происходит без воспаления, картина клеточной гибели и последующих событий тут иная, чем при пироптозе.

Ещё можно вспомнить нетоз – специфическую форму клеточного суицида, которую практикуют иммунные клетки нейтрофилы. При нетозе ДНК теряет молекулярные «прищепки», которые держат её в сжатом состоянии, и разрывает ядро, выходя в цитоплазму. Дальше на ДНК садятся антибактериальные белки, после чего разрушается уже и внешняя мембрана, и клубок из ДНК с противобактериальными белками оказывается во внешней среде, где плавают бактерии. В результате появляется ДНК-сеть, которая ловит бактерий, а бактерии, которые в неё попались, гибнут от упомянутых антибактериальных белков и от других клеток, которые приходят с ДНК-сети и поедают её вместе с запутавшимися в ней бактериями. Но всё это опять же отличается от раптоза планарий. Происходит ли нечто подобное раптозу у кого-то, кроме планарий, ещё предстоит выяснить, хотя авторы исследования говорят, что генетические особенности, связанные с раптозом, обнаруживаются и у других групп животных.