Съев бактерию, иммунные клетки нейтрофилы мгновенно заливают ее сильным окислителем – хлорноватистой кислотой.

У иммунной системы есть целый арсенал способов борьбы с бактериями, и один из них – просто съесть врага.

Нейтрофил, поглощающий туберкулезную бактерию. (Фото: NavySoul / Flickr.com) 

Этим занимаются, в частности нейтрофилы, или нейтрофильные гранулоциты, которые встречают инфекцию одними из первых. Но проглотить бактерию мало, нужно ее еще как-то и убить. Клетки заливают поглощенную бактерию сложным химическим коктейлем с сильными окислителями. В состав окислительного химического оружия входят перекись водорода и хлорноватистая кислота (гипохлорит), из которой делают хлорную известь, или хлорку – известное дезинфицирующее и отбеливающее средство.

Состав окислительного антибактериального коктейля, которым пользуются нейтрофилы, раскрыли сравнительно давно, также известно, какие именно ферменты нужны для накопления перекиси водорода и хлорноватистой кислоты. Но до сих пор не вполне ясно было, что именно происходит в нейтрофилах, когда они поглощают бактерию: в какой момент бактерия получает порцию химикатов, как быстро они действуют, и какой из химикатов здесь более важен. Нейтрофилы, съев порцию микробов, довольно быстро гибнут и разрушаются – может, обработка бактерий окислителями случается уже после их гибели?

Чтобы узнать детали того, что происходит, исследователи из Рурского университета и Боннского университета внедрили в подопытных бактерий особый флуоресцентный белок, чувствительный к окислению: в нормальном состоянии он светился зеленым, когда его освещали синим светом, но после окисления, чтобы добиться флуоресценции, его нужно было освещать не синим светом, а фиолетовым.

Бактерий скармливали иммунным клеткам, и оказалось, что уже через несколько секунд после того, как они попали внутрь нейтрофилов, светящийся белок менял свойства. Иными словами, иммунные клетки заливали бактерий окислительным коктейлем почти мгновенно. В статье в eLife говорится, что судя по скорости химической реакции и по тому, как окислялся флуоресцентный белок внутри бактерий, главным окислителем был гипохлорит – так что с некоторой натяжкой можно сказать, что нейтрофилы убивали бактерий «хлоркой».

Правда, для того, чтобы получить гипохлорит, нейтрофилам нужна перекись водорода. Поэтому, когда у них отключали ген, отвечающий за производство перекиси, поглощенные бактерии оставались в живых. С другой стороны, если отключали ген, отвечающий за производство гипохлорита, бактерии гибли, но очень неохотно – перекись сама по себе их тоже убивала, но ее одной тут определенно не хватало.

С новыми данными мы не только можем лучше понять, как иммунные клетки борются с инфекцией и почему некоторым бактериям все-таки удается выстоять против химического оружия – возможно, в перспективе удастся создать какие-то новые, более эффективные антибактериальные лекарства, которые будут помогать иммунитету убивать микробов, действуя на ферменты, которые создают окислительный коктейль.