Выработка противовоспалительного цитокина ассоциирована с лучшим прогнозом при БАС

Боковой амиотрофический склероз (БАС) — тяжелое нейродегенеративное заболевание, при котором постепенно разрушаются моторные нейроны, что приводит к параличу и смерти в течение нескольких лет после постановки диагноза. У некоторых пациентов течение болезни замедлено, как, например, у Стивена Хокинга, прожившего после постановки диагноза 55 лет. Но молекулярные механизмы, определяющие длительность течения болезни, остаются неясны. Известно, что в прогрессировании БАС важную роль играют аутоиммунные механизмы, однако конкретные аутоантигены оставались неизвестными. Ген C9orf72, мутации часто встречаются при наследственном БАС, давно рассматривался как один из ключевых кандидатов. У таких пациентов в некодирующем регионе гена наблюдается экспансия шестинуклеотидных повторов, что может снижать уровень экспрессии белка и приводить к образованию токсичных продуктов. Авторы статьи в Nature изучили иммунный ответ на C9orf72 у пациентов с БАС.

Исследователи провели серию экспериментов с мононуклеарными клетками периферической крови (PBMC), выделенными от 40 пациентов с БАС и 28 здоровых доноров. С помощью проточной цитометрии они оценили состав субпопуляций Т-клеток. У больных БАС обнаружилось снижение доли группы Т-хелперов T_H1 и T_H1* (последние — особая субпопуляция, которая имеет черты как T_H1-, так и TH17-фенотипов), и повышение доли T_H2.

Далее ученые синтезировали наборы перекрывающихся 15-аминокислотных пептидов для трех белков, ассоциированных с развитием БАС — C9orf72, TDP-43 и SOD1 — и использовали их для стимуляции PBMC в течение двух недель. Реакцию клеток оценивали методом FluoroSpot, который позволяет регистрировать выделение цитокинов на уровне отдельных клеток. Оказалось, что только пептиды C9orf72 вызывают значимое — в среднем в четыре раза — усиление иммунного ответа в клетках пациентов с БАС по сравнению с контрольными.

Ключевым компонентом ответа у пациентов с БАС стали интерлейкин IL-5, продуцируемый T_H2, и IL-10, тогда как у здоровых доноров реакция преимущественно обеспечивалась IFNγ. Такое смещение сигналинга при БАС согласуется со снижением доли T_H1/T_H1* Т-хелперов. Дополнительные опыты с последовательными разведениями пептидного пула показали, что у пациентов с БАС IFNγ-продуцирующие клетки обладают более низкой авидностью к C9orf72. Примечательно, что иммунный ответ клеток пациентов с болезнью Паркинсона и болезнью Альцгеймера характеризовался повышением уровня IFNγ.
С помощью внутриклеточного окрашивания цитокинов и проточной цитометрии авторы подтвердили, что реакция на C9orf72 в основном обеспечивается CD4⁺ T-клетками. При этом у людей с БАС повышена продукция IL-4 (другого характерного цитокина T_H2, который детектируется легче, чем IL-5) и IL-10, тогда как у здоровых преобладает IFNγ. Это подтверждает, что реакция на C9orf72 при БАС характеризуется снижением «классической» провоспалительной активности и усилением регуляторных и сигналов Т-хелперов T_H2.

Авторы идентифицировали эпитопы C9orf72, распознаваемые Т-клетками. Почти у всех пациентов удалось обнаружить активные участки, охватывающие различные фрагменты белка. Часть эпитопов встречалась у значительной доли больных и могла связываться сразу с несколькими HLA-аллелями, что указывает на их иммунологическую значимость. Особенно выраженный ответ наблюдался у носителей мутаций в C9orf72: у них реакция на пептиды была в несколько раз выше, чем у пациентов без мутаций. Подобной ассоциации между HLA-фенотипами и участками белков TDP-43 и SOD1 не наблюдалось. Исследователи предполагают, что иммуногенность C9orf72 может быть связана с их низкой экспрессией в моноцитах и снижению периферической толерантности к белку.

Важнейший результат касается прогноза выживаемости. Сравнение пациентов в зависимости от ожидаемой продолжительности жизни показало, что более высокие уровни противовоспалительного IL-10 в ответ на C9orf72 связаны с увеличенным прогнозом жизни. Это говорит о возможной защитной роли регуляторного ответа и указывает на IL-10 как на потенциальный биомаркер благоприятного прогноза.

Проведенное исследование впервые подтверждает существование конкретного аутоантигена при БАС и демонстрирует, что аутоиммунная реакция на C9orf72 смещена в сторону IL-5 и IL-10. Эти данные подчеркивают роль аутоиммунных механизмов в развитии нейродегенеративных заболеваний. Более того, работа открывает перспективу антиген-специфической терапии заболевания, например, направленная активация регуляторных Т-клеток против C9orf72 для сдерживания воспаления.

Тонкий полипептидный нейрофиламент как биомаркер бокового амиотрофического склероза