Парадокс инфекции мухи цеце: как мышечная дистрофия продлевает жизнь

В Солковском институте обнаружили пользу истощения мышц для борьбы с инфекцией

Исхудалое тело — традиционный атрибут долгой и тяжелой болезни. Борьба с инфекций поглощает много сил организма, и за это приходится платить. Однако опыты на мышах привели к парадоксальному наблюдению: сама по себе утрата мышечной массы помогает бороться с инфекцией, которую разносят мухи цеце. Напротив, «запрет» организму сокращать массу жира никак не мешает борьбе с болезнью. К таким выводам пришли авторы статьи, опубликованной в Cell Reports.

Истощение сил

Инфекция перестраивает метаболические процессы организма. Она приводит к упадку сил, дефициту энергии, а в тяжелых случаях — к кахексии, патологическому истощению, при котором уменьшаются в объемах мышцы и жировая ткань. Согласно современным представлениям врачей, истощение — это побочный эффект борьбы с патогеном, поскольку острофазовый ответ и выработка антител потребляет энергии столько же, сколько размножение и рост у детей. Иными словами, истощение является компромиссом между необходимостью бороться с болезнью и поддерживать другие функции.

Снижение массы тканей во многом обусловлено воспалительными цитокинами, которые прямо вызывают расщепление жира и белков. Однако воздействие цитокинов — не единственный влияющий на истощение фактор, на него также воздействуют иммунные клетки, но это явление малоизучено. Ученые из американского Солковского института биологических исследований решили выяснить, какую роль в снижении веса из-за инфекции играет адаптивная иммунная система, в особенности — Т-лимфоциты. Эти клетки способны адаптироваться к конкретному виду инфекции, а основная их задача — уничтожение чужеродных клеток.

Потеря жира не помогает в борьбе с инфекций

Исследователи провели серию экспериментов на мышах, которых заражали одноклеточными паразитами Trypanosoma brucei. У человека эти организмы вызывают африканский трипаносомоз, иначе — сонную болезнь, которая вызывает лихорадку, ухудшение координации движений, нарушения мышления и сна. Чаще всего люди заражаются этой инфекций из-за укусов мух цеце. У мышей, для которых эта болезнь смертельна, T. brucei колонизирует белую жировую ткань, в ответ на что в ней повышаются уровни активированных Т-киллеров и Т-хелперов.

Эксперимент показал, что эта инфекция вызывает снижение веса в два этапа. Спустя 6 дней после заражения мыши потеряли 15% массы тела, к 12-му дню вес вернулся в норму, а к 20-му дню вновь стал снижаться. Анализ МРТ-снимков показал, что на первом этапе снижение массы происходило из-за утраты жировой ткани, вызываемой действием Т-хелперов. На втором этапе в основном происходило истощение мышечной ткани, что стало очевидно после непосредственного изучения икроножной мышцы. С истощением этого типа оказалась связана работа Т-киллеров.

Затем ученые захотели выяснить, действительно ли утрата тканей каждого из этих типов необходима для борьбы с болезнью, либо же это побочный эффект. Для этого авторы исследования модифицировали геном мышей, в результате чего часть из них лишилась Т-хелперов. Сравнив течение заболевания у этой группы животных и обычных мышей, ученые заметили, что оно одинаково. После этого исследователи отключили у ряда животных сам механизм липолиза жировой ткани без удаления Т-хелперов.

Выяснилось, что снижение массы жира не нужно для эффективной работы адаптивной иммунной системы.

Атрофия продлевает жизнь

Генетически модифицированные мыши, лишенные Т-киллеров, в среднем жили на 25% дольше диких сородичей. Авторы предположили, что это преимущество связано с защитой мышц от атрофии, и потому отключили у ряда животных способность истощать мышечную ткань, при этом уровень Т-киллеров был оставлен без изменений. Выяснилось, что защищенные от атрофии мышц животные не имели преимущества в сопротивлении инфекции и умирали даже раньше при той же паразитарной нагрузке. Иными словами, сокращение массы мышц шло мышам на пользу само по себе.

«Наше открытие было столь удивительным, что иногда я задумывался, не ошиблись ли мы. Мыши с обычной иммунной системой жили столько же, сколько лишенные Т-хелперов, то есть, и Т-хелперы, и уничтожение ими жира совершенно бесполезно для борьбы с паразитами. Более того, мы пришли к выводу, что обычно действующие совместно иммунные клетки в этом случае работали независимо друг от друга»,

— пояснил Сэмьюэл Рэдфорд, автор исследования.

В дальнейшем ученые планируют выяснить, с чем именно связана польза от истощения мышц для борьбы с T. brucei. Также авторы предупреждают, что выявили закономерность лишь в экспериментах на мышах, у людей же вызванная этими паразитами болезнь может протекать совсем иначе.