Т-лимфоциты могут становиться моложе с помощью ДНК, которую им дают другие иммунные клетки.

Все клетки со временем стареют, и иммунные в том числе. Постарев, они перестают адекватно реагировать на инфекции, перестают своевременно уничтожать злокачественные клетки и т. д. При этом именно из-за инфекций иммунные клетки должны стареть быстрее. Дело не в том, что сами инфекции как-то плохо на них действуют, просто когда приходит время бороться с вирусом или бактерией, иммунные клетки начинают активно делиться. А мы знаем, что у любых нормальных клеток (за исключением стволовых) есть лимит деления, который определяется теломерами. Так называют концевые участки хромосом, которые ничего не кодируют, но зато защищают кодирующую ДНК от повреждения.

Человеческие хромосомы со специально окрашенными теломерами на концах. (Фото: NIH Image Gallery / Flickr.com) 

Дело в том, что ДНК-копирующая машина не может копировать хромосому до самого конца — какой-то кусочек будет потерян. Если бы на хромосоме до самых её краёв были важные генетические последовательности, при каждом клеточном делении, то есть при каждом копировании ДНК, в этих важных последовательностях появлялись бы дефекты. А так их прикрывают теломеры, которые могут укорачиваться без какого-либо вреда. Но теломеры не бесконечны, и вот наступает момент, когда клетка понимает, что она не может делиться. Тогда она либо погибает, включив программу самоуничтожения, либо остаётся стареть и дряхлеть (и такие стареющие клетки представляют особую проблему для организма).

Стволовые клетки способны удлинять теломеры с помощью фермента теломеразы, потому-то они и способны делиться очень, очень долго. Когда клетка перестаёт быть стволовой и приобретает какую-то специализацию, ген теломеразы у неё перестаёт работать. Клетка вполне может делиться, но теперь у неё есть лимит делений.

Иммунные клетки, как мы опять же говорили, активно делятся при появлении инфекции. И какое-то время назад удалось выяснить, что, к примеру, Т-лимфоциты умеют активировать собственную теломеразу. Но делятся они всё-таки слишком много и часто. Одной только теломеразы им не хватило бы, чтобы поддержать хромосомы в нормальном здоровом виде.

Сотрудники Университетского колледжа Лондона вместе с коллегами из других научных центров Великобритании и Италии обнаружили на этот счёт у Т-лимфоцитов ещё одну хитрость: оказывается, они пользуются чужими теломерами. Чтобы Т-лимфоцит активировался, чтобы он начал делиться и запустил свои антиинфекционные механизмы, он должен пообщаться с так называемой антиген-презентирующей клеткой. Антигеном называют всё, на что может отреагировать иммунитет — вирусный белок или его фрагмент, кусок стенки бактериальной клетки и т. д. Антиген-презентирующие клетки выхватывают из окружающей среды всё подозрительное, обрабатывают внутри себя и демонстрируют (презентируют) это Т-лимфоцитам. Т-лимфоциты и сами могут чувствовать присутствие чего-то опасного, но только после контакта с антиген-презентирующими клетками они понимают, что подозрения не напрасны и нужно бороться против того, что им только что показали.

Исследователи наблюдали за поведением человеческих Т-клеток и антиген-презентирующих клеток, к которым добавили куски разных вирусов. Клетки чувствовали вирусное присутствие и начинали взаимодействовать, как при настоящем иммунном ответе. И тут оказалось, что у Т-лимфоцитов, провзаимодействовавших с антиген-презентирующими клетками, теломеры внезапно увеличиваются, а у антиген-презентирующих клеток уменьшаются. Причём теломеры у Т-лимфоцитов становятся в тридцать раз длиннее, чем это могла бы сделать теломераза.

Дальнейшие эксперименты показали, что у антиген-презентирующих клеток, которые готовы к контакту с Т-клетками, из ядра выходят мембранные пузырьки с кусками теломер. Пузырьки идут туда, где контактируют клетки, переходят в лимфоциты, и лимфоциты пришивают чужие теломеры к своим хромосомам. Исследователи взяли просто пузырьки с теломерами и добавили их к лимфоцитам — эффект был тот же. Чужие теломеры стимулировали деление Т-клеток и уменьшали среди них долю тех, в которых возникали признаки старости. Можно сказать, что Т-лимфоциты жили чужой жизнью, отсрочивая собственное старение.

Более того, после получения теломер среди Т-клеток появлялось много таких, которых называют стволовоподобными Т-клетками памяти — они похожи на стволовые клетки тем, что могут жить и делиться сравнительно долго, помня о предыдущих инфекциях и при нужде активируя воспалительную реакцию и атаку на патоген. (Остаётся вопрос, как живётся антиген-презентирующим клеткам, которые отдают часть своих теломер. Но, вероятно, для них это не так критично, от них не требуется быстрого и частого деления, и они могут позволить себе поделиться теломерами.)

В статье в Nature Cell Biology также говорится, что чужие теломеры улучшают иммунитет в масштабе организма — это удалось показать в опытах с мышами, которых заражали гриппом. Мышам вводили Т-лимфоциты, настроенные бороться с гриппом. Но одним животным вводили Т-лимфоциты, которые не получили дополнительных теломер, а другим вводили Т-лимфоциты с достроенными теломерами. Первую атаку инфекции те и другие мыши выдерживали, но когда спустя две недели их снова заражали гриппом, в живых оставались только те, которые прежде получили Т-клетки с достроенными теломерами. То есть эти Т-клетки благодаря удлинённым теломерам смогли дожить до второго заражения и защитить мышей от гриппа.

Если говорить с практической точки зрения, то, возможно, эти новые данные помогут усовершенствовать вакцины — можно представить себе, как вакцина будет приносить иммунным клеткам не только образец патогена, с которым им нужно будет бороться, но и ещё и дополнительный запас жизни в виде искусственно синтезированных фрагментов теломер.