Раскрыты молекулярные механизмы регуляции кишечного иммунитета ретинолом

Как морковка может усилить иммунный ответ на кишечную инфекцию? Все дело в ее компонентах — каротиноидах, которые поглощаются эпителиальными клетками тонкого кишечника и преобразуются ими в ретинол. Затем, попадая в кровь, ретинол связывается с сывороточными амилоидами типа А (SAA). Синтез этих амилоидов также происходит в эпителии кишечника и находится под контролем микробиома, дендритных и лимфоидных клеток. Метаболизм ретинола продолжается в миелоидных клетках стенки кишечника, где из него образуется ретиноевая кислота. Она, в свою очередь, действует на ядерные рецепторы Т- и В-клеток, запуская экспрессию генов, обеспечивающих локализацию иммунных клеток в тонком кишечнике (например, гена белка CCR9), и синтез антител класса А. Однако оставалось неясным, за счет каких механизмов ретинол проникает в миелоидные клетки кишечника. Ответ на этот вопрос нашли ученые из университета штата Техас.

Исследователи обнаружили рецептор к комплексу SAA1-ретинол, который циркулирует в крови (SAA1 — наиболее активно экспрессируемый белок семейства SAA). Для этого использовали первичную культуру адипоцитов мышей: поскольку жировая ткань — депо ретинола, адипоциты должны иметь рецепторы к нему. Культуру клеток обрабатывали комплексом ретинола и SAA1 с полигистидиновой меткой (His-SAA1-ретинол). Комплекс был снабжен кросс-линкером, который ковалентно сшивал его с рецептором после обработки ультрафиолетом. Дальнейшая очистка и масс-спектрометрия показали, что His-SAA-ретинол связывается с белком LRP1 — это известный рецептор липопротеинов низкой плотности, опосредующий их эндоцитоз в адипоциты.

Чтобы убедиться в том, что комплекс His-SAA1-ретинол взаимодействует именно с LRP1, ученые сравнили способность связывать этот комплекс у двух культур – фибробластов дикого типа (Lrp1^+/+) и с нокаутом гена lrp1 (Lrp1^-/-). Данные проточной цитометрии показали, что His-SAA1-ретинол связывается намного эффективнее с фибробластами дикого типа. На этих двух культурах было также показано, что LRP1 опосредует эндоцитоз комплекса His-SAA1-ретинол, меченного тритием.

Затем ученые использовали проточную цитометрию и данные иммунногистохимического анализа для поисков клеток кишечника, имеющих рецептор LRP1. Оказалось, что этот рецептор экспрессирует особая популяция миелоидных клеток (CD11c⁺MHCII⁺), к которым относятся некоторые дендритные клетки и макрофаги.

После этого исследовали роль SAA и LRP1 в формировании иммунитета in vivo — на нокаутных линиях мышей C57BL/6J. У одной линии животных производили точечный нокаут гена lrp1 в CD11c⁺ миелоидных клетках (Lrp1^ΔCd11c), у другой — полный нокаут гена saa (Saa^-/-). Клетки CD11c⁺ мышей Lrp1^ΔCd11c экспрессировали меньше LRP1, хуже связывали комплекс SAA1-ретинол и поглощали меньше ретинола по сравнению с контролем. В этих клетках была снижена активность ферментов, участвующих в метаболизме ретинола. Уменьшение поглощения ретинола и активности ферментов его метаболизма наблюдалось и в клетках CD11c⁺ мышей Saa^-/-. У мышей обоих нокаутных линий оказалось меньше CCR9⁺CD4⁺ T-клеток и CCR9⁺ B-клеток в тканях кишечника, а также меньше IgA в каловых массах.

Исследователи также проверили выживаемость у обоих нокаутов при заражении Salmonella enterica. Перед экспериментом проводили иммунизацию — мыши получали перорально инактивированный нагреванием патоген дважды, с интервалом в неделю. У обоих нокаутных линий снизилось и содержание IgA к патогену в каловых массах, и выживаемость после инфекции.

Таким образом, раскрыты молекулярные механизмы действия ретинола на иммунные клетки кишечника: установлен рецептор на мембране миелоидных клеток, отвечающий за его поглощение, и подтверждена роль сывороточного амилоида А в этом процессе. В дальнейшем авторы планируют выяснить, какие еще иммунные клетки и в каких органах поглощают комплекс SAA-ретинол и как это влияет на развитие иммунитета.