При грибковой инфекции в легких сосуществуют макрофаги с противоположными функциями

Альвеолярные макрофаги (АМ) — это иммунные клетки легких, выполняющие различные, временами противоречивые функции, например, уменьшение и усиление воспаления. При этом об одновременном возникновении и сосуществовании АМ с противоположными функциями известно не было. В новой работе группа ученых из США обнаружила, что в легких в ответ на грибковую инфекцию формируются гетерогенные популяции АМ.

Эксперименты проводились на модельных мышах. Мышей заражали грибком Cryptococcus neoformans (Cn) — патогеном-оппортунистом, вызывающим криптококкоз у пациентов с подавленным иммунитетом. При капельном введении (инстилляции) Cn в легких мышей значительно повышалось количество нейтрофилов. Поэтому ученые изучили экспрессию провоспалительного цитокина CXCL2 — ключевого хемоаттрактанта нейтрофилов — альвеолярными макрофагами и другими клетками легких.

Для этого они использовали линию мышей со вставкой гена Egfp, кодирующего репортерный флуоресцентный белок, в локусе Cxcl2. Конструкция включала последовательность между Egfp и Cxcl2, кодирующую пептид, который разрезал химерный белок CXCL2-GFP на два отдельных функциональных продукта. Таким образом получилось отслеживать уровень экспрессии CXCL2 по флуоресцентному белку (уровни экспрессии коррелировали).

Ученые рассматривали ранние стадии грибковой инфекции и проводили наблюдения в течение 48 часов после инстилляции. Проточная цитометрия показала, что АМ — основной производитель CXCL2, однако не все АМ синтезировали исследуемый цитокин, поэтому ученые классифицировали их на CXCL2+ и CXCL2−. Пик количества клеток с активной экспрессией CXCL2 наблюдался через 24 часа после инстилляции (около 60% от всех АМ).

С помощью метода Fate-mapping (введение генетической метки в клетку и обнаружение метки в дочерних клетках) было показано одинаковое онтогенетическое происхождение CXCL2+ и CXCL2− АМ. При этом РНК-секвенирование, количественная ПЦР и иммуноферментный анализ показали, что профили экспрессии двух подтипов АМ отличаются: CXCL2+ синтезируют провоспалительные молекулы (CXCL2, IL-6, TNF), а CXCL2− — противовоспалительные (IL-10 и фактор комплемента C1q). Кроме того, CXCL2+ АМ обладают более высокой фагоцитарной способностью, поэтому авторы называют их метаболически активными по сравнению с CXCL2−, которые находятся в относительном метаболическом покое.

Ученые также продемонстрировали пластичность CXCL2+ и CXCL2− АМ. Когда их забирали из легких мышей, инстиллированных Cn, и на 2 дня помещали в культуру тканей, у части CXCL2+ клеток экспрессия CXCL2 уменьшалась, а у части CXCL2− клеток, наоборот, увеличивалась. При повторной реактивации (введении в культуру убитого Cryptococcus neoformans) разница в экспрессии провоспалительных молекул у АМ была неразличимой, однако экспрессия противовоспалительных C1q и IL-10 оставалась выше в CXCL2− клетках. По словам авторов, эту особенность необходимо учитывать при ex vivo экспериментах с АМ.

Повышенная продукция фактора комплемента Сq1 макрофагами CXCL2−, описанная выше, интересна тем, что Cq1 понижает экспрессию провоспалительных цитокинов и ограничивает количество нейтрофилов в легких. Авторы отмечают, что экспрессионные и метаболические профили двух субпопуляций АМ, детектируемых у легких после инстилляции Cn, отличаются от гомеостатических профилей этих клеток. Это означает, что дифференцировка АМ на CXCL2+ и CXCL2− происходит в ответ на грибковую инфекцию.

Пока неясно, какое значение для организма имеет гетерогенный ответ АМ на патогены, но в будущем полученные данные могут быть использованы для разработки стратегий лечения грибковых инфекций легких, основанных на фармакологической регуляции баланса провоспалительных и противовоспалительных макрофагов.