Низкобелковая диета улучшает иммунный ответ летучих мышей на вирусные инфекции

Летучие мыши служат резервуарами для многих зоонозных вирусов, которые у людей могут вызывать болезни, в том числе опасные, но при этом безвредны для самих летучих мышей. Это говорит о неких взаимодействиях между патогеном и его хозяином, которые сформировались за много лет совместной эволюции. Так, например, считается, что для летучих мышей характерен слабый иммунный ответ, опосредованный антителами, на различные патогены. Ученые из США оценили разнообразие и аффинность антител, которые вырабатывают ямайские листоносы (Artibeus jamaicensis) в ответ на разные иммуногены, а также проверили, как иммунный ответ летучих мышей меняется в зависимости от рациона.

Исследователи провели серию из трех экспериментов. В первом они вводили летучим мышам разные типы иммуногенов, ответ на которых зависит или не зависит от Т-клеток или. Т-зависимые иммуногены вызывают соматическую гипермутацию в В-клетках, производящих антитела, которая приводит к созреванию (повышению) аффинности; для этого необходимы Т-клетки. Т-независимые иммуногены соматической гипермутации не вызывают. Ранее полученные данные указывали на то, что соматическая гипермутация у рукокрылых снижена по сравнению с другими таксонами. Поэтому авторы статьи предположили, что рукокрылые будут вырабатывать антитела с более низкой аффинностью, чем мыши, в ответ на Т-зависимые антигены, но аффинность антител к Т-независимым антигеном у мышей и рукокрылых будет сопоставимой.

Иммунный ответ, опосредованный антителами, сравнивали у ямайских листоносов и мышей линии BALB/c. Тем и другим вводили внутрибрюшинно два иммуногена: Т-зависимый — 4-гидрокси-3-нитрофенилацетил, конъгированный с куриным гамма-глобулином, и Т-независимый — 4-гидрокси-3-нитрофенилацетил, конъюгированный с фиколлом. Через 21 и 48 дней животным дополнительно вводили две бустерные дозы и наблюдали за ними еще 8 дней.

Непрямой иммуноферментный анализ (ИФА) показал, что летучие мыши вырабатывали меньше антител, чем мыши, в ответ на иммунизацию обоими видами иммуногенов, как на праймерные, так и на бустерные дозы. Результаты конкурентного ИФА позволили ученым выяснить, что у летучих мышей антитела на иммуногены появляются позже, чем у мышей. Например, после введения бустерных доз Т-зависимого иммуногена (на 35-й и 56-й дни эксперимента) у мышей уже были антитела к нему, в то время как у летучих мышей они вообще не вырабатывались. В случае с Т-независимым иммуногеном у мышей антитела начинали вырабатываться только на 57-й день, а у летучих мышей так и не появилось антител, которые могли бы конкурировать с контрольными антителами.

Чтобы определить разнообразие антител, ученые секвенировали мРНК тяжелой цепи B-клеточного рецептора (BCR), которую выделили из селезеночных макрофагов мышей и летучих мышей. Оказалось, что после иммунизации обоими типами иммуногенов летучие мыши вырабатывают больше разнообразных антител IgG и IgM. В то же время по сравнению с мышами у ямайских листоносов был снижен уровень цитидиндезаминазы, индуцируемой активацией (AID) — фермента, необходимого для соматической гипермутации. AID вносит мутации в ДНК, заменяя цитозин на урацил, и таким образом повышает разнообразие генерируемых антител. Однако уровень AID у летучих мышей все же повышался после иммунизации Т-зависимым иммуногеном. Следовательно, такой иммуноген и у рукокрылых запускает процесс соматической гипермутации в B-клетках и созревание аффинности антител.

Таким образом, летучие мыши вырабатывали больше разнообразных антител, чем мыши, однако их аффинность к антигену была слабее. Исследователи связали это с особенностями созревания B-клеток в зародышевом центре. У мышей B-клетки проходят через «бутылочное горлышко», после чего только B-клетки с высокоаффинными BCR остаются в зародышевом центре, но в результате снижается разнообразие антител. У летучих мышей, видимо, отбор B-клеток не так строг, поэтому даже клетки с слабоаффинными BCR продолжают пролиферировать.

На следующем этапе ученые проверили влияние питания летучих мышей на их иммунный ответ. Например, австралийские летучие лисицы рода Pteropus летом питаются богатой белками древесной пыльцой, а зимой фруктами (зима в Австралии — это июнь-август). Известно, что именно в зимние месяцы, когда летучие лисицы переходят с высокобелковой диеты на углеводную, вирус Хендра естественным образом перетекает от летучих мышей к другим хозяевам — людям и лошадям. Причины этого явления остаются неясными, но гипотеза состояла в том, что отсутствие белка в пище негативно скажется на уровне вырабатываемых ими антител.

Ученые перевели летучих мышей на фруктовую диету, постепенно убирая из нее белок, и проверили, как изменяется их иммунный ответ сначала против вируса Нипах с дефектом репликации, а затем против вируса гриппа H18N11, подобного вирусу гриппа А. Оба вируса являются зоонозными и заражают летучих мышей. Вирус Нипах у человека вызывает заболевание с уровнем смертности 40–75%.

Вопреки первоначальной гипотезе, когда листоносов на фруктовой диете иммунизировали их гликопротеином вируса Нипах, уже на седьмой день у них начинали вырабатываться нейтрализующие антитела. У летучих мышей, которых кормили белком, этого не произошло.

Перевод на фруктовую диету также улучшил иммунный ответ летучих мышей на вирус H18N11. Через 20 дней после инфекции у листоносов, питавшихся фруктами, был повышен общий уровень антител IgG, IgA, IgM и др. по сравнению с летучими мышами, которые потребляли белок. Ученые также выделили мРНК из мезентериальных лимфоузлов и селезенки, чтобы просеквенировать мРНК BCR. Однако влияния рациона на разнообразие антител обнаружить не удалось.

Авторы отмечают, что это не единственный известный случай улучшения показателей иммунного ответа на менее питательной диете. Легкая или умеренная (но не тяжелая) недостаточность белка может повышать уровень сывороточных иммуноглобулинов даже у людей. Механизмы, через которые рацион влияет на иммунный ответ, еще предстоит выявить.

Летучие мыши переносят опасные вирусы, но сами не болеют