Особая популяция дендритных клеток кишечника защищает организм от развития пищевых аллергий

Иммунная система должна отличать патогены от безвредных раздражителей, поскольку при «ложном срабатывании» может возникнуть аллергическая реакция. Сдерживание иммунного ответа на пищевые антигены обеспечивают регуляторные Т-клетки (Treg) в кишечнике, однако до сих пор оставалось неясно, как они программируются и какие антигенпрезентирующие клетки (АПК) участвуют в формировании пищевой толерантности. Ученые из США показали, что иммунные реакции на пищевые антигены сдерживает особая популяция дендритных клеток в кишечнике.

Ранее было показано, что в программировании периферически индуцированных Treg кишечника участвуют RORγt⁺ АПК. Однако оставалось неясным, требуется ли сам RORγt для развития этих АПК или выполнения ими своих функций. Чтобы это выяснить, авторы работы инактивировали его ген у мышей с помощью Cre-рекомбиназы и проанализировали, как это влияет на T-клетки кишечника. Они подсадили наивные CD4⁺ T клетки мышам, толстый кишечник которых был патобионтом Helicobacter hepaticus, и отследили судьбу специфичных к нему Т-клеток. Оказалось, что дифференцировка регуляторных T-клеток, ограничивающих ответ на эту бактерию, нарушалась, а в целом иммунный профиль сдвигался в сторону провоспалительного.

Для более детального анализа роли RORγt в функции АПК и дифференцировке периферически индуцированных Treg кишечника ученые провели секвенирование РНК единичных иммунных клеток, выделенных из брыжеечных лимфоузлов. Клетки получали как от контрольных, так и от мутантных мышей. Сравнение транскриптомов показало, что в отсутствие нормальной экспрессии RORγt у мышей полностью исчезал кластер Prdm16⁺ клеток. По всей видимости, RORγt требуется во время развития Prdm16⁺АПК, что делает их наиболее вероятным кандидатом в толерогенные иммунные клетки кишечника.

Затем ученые оценили доступность хроматина с помощью ATAC-seq в единичных клетках и сопоставили с транскриптомикой единичных клеток. Анализ подтвердил доступность локусов Rorc и Prdm16, а также коэкспрессию этих генов на высоком уровне. При этом количество Prdm16⁺ АПК незначительно увеличивалось в ходе развития мышей, от 1-недельного до 12-недельного возраста, а во взрослом возрасте стабилизируется. Такая закономерность согласуется с тем, что у взрослых мышей формируется толерантность к микробиоте кишечника, и позволяет предположить, что эти АПК сохраняют свою функциональность и после периода развития.

Дальнейший анализ транскриптомного профиля Prdm16⁺ АПК и их роли в иммунной системе указал на то, что они представляют собой отдельную популяцию, близко напоминающую классические дендритные клетки (ДК), но обладающую уникальной способностью индуцировать регуляторные T-клетки, специфичные к микробиоте кишечника.

После этого исследователи показали, что обнаруженные толерогенные ДК необходимы не только для сосуществования организма с его типичной микробиотой, но и для формирования толерантности к пищевым антигенам. Авторы использовали модель пищевой аллергии на овальбумин. Часть мышей предварительно кормили овальбумином, чтобы сформировать толерантность к нему, а затем проводили сенсибилизацию и вводили этот антиген внутрибрюшинно, чтобы вызвать системный ответ. Дисфункция Prdm16⁺ АПК не позволила развиться пищевой толерантности у мутантных мышей — их анафилактическая реакция протекала так же, как и у животных дикого типа без сформированной толерантности. Мыши дикого типа, иммунную систему которых «приучали» к овальбумину до инъекции, оказались защищены от аллергии. Эти результаты в сочетании с анализом профиля иммунных клеток указали на критическую роль толерогенных ДК в дифференцировке периферически индуцированных Treg кишечника, специфичных к пищевым антигенам.

Анализ единичных иммунных клеток, выделенных из брыжеечного лимфоузла человека и из тканей кишечника, выявил предполагаемые толерогенные АПК. Их транскриптомный профиль был похож на профиль RORγt⁺ Prdm16⁺ у толерогенных ДК мышей, что указывает на эволюционно консервативную роль этого механизма у разных видов. Детальное понимание того, как развиваются такие клетки и как они регулируют Т-клеточный ответ на пищевые и микробные антигены, может лечь в основу терапевтических стратегий для лечения аутоиммунных и аллергических заболеваний, а также оказаться полезным в трансплантологии.

Контакт с животными в младенчестве предотвращает развитие аллергии, влияя на микробиоту