Кожа густо населена сенсорными нейронами- нервными клетками, которые обнаруживают изменения в окружающей среде и в ответ вызывают ощущения, такие как боль. Когда человек сталкивается с потенциальным аллергеном, например слюной комара, эти нейроны обнаруживают его и могут вызвать в ответ ощущение зуда. Они также помогают активировать близлежащие иммунные клетки, которые запускают воспалительную реакцию, сопровождающуюся отеком и покраснением.
У некоторых людей, постоянно подвергающихся воздействию аллергена, может развиться хроническое аллергическое воспаление, которое коренным образом меняет ткани, где бушует воспаление. Например, иммунные клетки, реагирующие на аллергены, могут изменять чувствительность нервов, делая их более или менее склонными реагировать на то или иное вещество.
«У всех нас есть сенсорные нейроны, поэтому все мы можем чувствовать зуд — но не у всех из нас возникает аллергия, даже если нас окружают одни и те же аллергены», — рассказала Live Science старший автор исследования доктор Кэролайн Сокол, профессор аллергологии и иммунологии Гарвардской медицинской школы и Массачусетской больницы общего профиля. «Что же определяет, чьи сенсорные нейроны срабатывают в ответ на аллергены, а чьи нет?»
Чтобы выяснить это, Сокол и его коллеги подвергли мышей воздействию химического вещества под названием папаин, которое вызывает зуд и заставляет мышей чесать кожу. В разных группах лабораторных мышей, участвовавших в исследовании, отсутствовали различные иммунные клетки. Исследование, опубликованное в среду (4 сентября) в журнале Nature, показало, что мыши, у которых отсутствовал определенный тип Т-клеток, не чесались, когда их подвергали воздействию папаина.
Исследователи хотели выяснить, как эти клетки, получившие название GD3-клеток, управляют реакцией сенсорных нервов. Они вырастили GD3-клетки в лаборатории и обработали их химическим веществом, чтобы заставить их выделять сигнальные молекулы, называемые цитокинами. Затем они ввели мышам с нормальной иммунной системой жидкость, содержащую цитокины, в которой были выращены клетки.
Само по себе такое лечение не вызывало зуда. Однако оно усиливало реакцию мышей на различные аллергены, включая комариную слюну. Это позволило предположить, что нечто, выделяемое клетками GD3, усиливает зуд, вызванный нервами.
Сравнив химические вещества, выделяемые клетками GD3, с веществами, выделяемыми другими иммунными клетками в центральном слое кожи, исследователи обнаружили, что только один фактор был уникальным для клеток GD3: интерлейкин 3 (IL-3), который, как известно, помогает регулировать воспаление.
Только некоторые сенсорные нейроны реагировали на IL-3. Те, которые реагировали, чаще вызывали зуд — признак того, что цитокин «подготавливает» нейроны к реакции на аллергены.
В отличие от этого, когда исследователи удаляли гены для IL-3 или его рецепторов — или полностью удаляли клетки GD3 — мыши не могли инициировать аллергическую реакцию. В ходе дальнейших экспериментов исследователи пришли к выводу, что IL-3 активирует два отдельных сигнала: один способствует возникновению зуда, вызванного нервами, а другой контролирует иммунную сторону аллергического ответа.
По словам Сокола, клетки GD3, выделяя IL-3, «абсолютно необходимы» для установления порога, при котором сенсорный нерв реагирует на аллерген. Эта цепная реакция с участием IL-3 «может дать нам новый путь для лечения пациентов с хроническим зудом», — добавила она.
Однако пока исследование проводилось только на мышах, поэтому ученые не могут быть уверены, что человеческие клетки будут вести себя точно так же. Хотя иммунные клетки мышей, участвовавшие в исследовании , имеют очень похожие гены и белки, как и их человеческие аналоги, Сокол подчеркнул, что важно понять, реагируют ли человеческие Т-клетки на IL-3 и как именно. Эти данные необходимы для того, чтобы использовать полученные результаты для лечения зуда или предсказания того, кто может быть подвержен риску аллергии.
«У каждого из нас есть друг, который не реагирует на укусы комаров, и друг, который ужасно выглядит после дня, проведенного на улице», — говорит Сокол. «Мы считаем, что [путь IL-3] определяет это в реальном времени, потому что, когда мы рассматриваем зуд, вызванный укусом комара, и аллергический иммунный ответ, который следует за ним, мы видим, что он полностью зависит от клеток этого пути».
Основываясь на полученных данных, исследователи полагают, что IL-3 может стать ключевой мишенью для разработки новых лекарственных препаратов, направленных на снижение хронического зуда у людей. В дальнейшем научная группа планирует провести аналогичные эксперименты на человеческих клетках и тканей, чтобы определить, ведет ли себя иммунная система человека так же, как у мышей. Проверка реакции человеческих Т-клеток и сенсорных нейронов на IL-3 поможет подтвердить гипотезы и приблизит исследователей к созданию новых методов лечения.
Понимание механизмов, лежащих в основе аллергического зуда, имеет большое значение не только для улучшения качества жизни пациентов, страдающих от хронического зуда, но и для более широкого понимания работы иммунной системы. Аллергии сегодня являются глобальной проблемой, влияющей на миллионы людей, и каждая новая находка в этой области может привести к значительным медицинским прорывам.
Кроме того, исследование подчеркивает важность междисциплинарного подхода в изучении неврологических и иммунологических процессов. Совместные усилия нейробиологов и иммунологов позволяют более глубоко проникнуть в сложные цепочки реакций, которые происходят в нашем организме в ответ на аллергены. Подобные исследования открывают новые горизонты для науки и медицины, демонстрируя, насколько тесно связаны наши ощущения и иммунные реакции.
В будущем, если удастся подтвердить важную роль IL-3 в человеческом организме, это может привести к созданию специализированных тестов для выявления людей с повышенной склонностью к аллергическим реакциям и хроническому зуду. Это, в свою очередь, позволит разрабатывать индивидуализированные планы лечения и профилактики, повышая эффективность медицинского вмешательства и улучшая качество жизни пациентов по всему миру.
