Приступы астмы, сопровождающиеся хрипом, кашлем и затрудненным дыханием, возникают не только по вине повышенной активности иммунной системы. Исследователи предполагают, что причина может крыться также в пучке нейронов, тянущихся от мозга к легким. Лекарства, способные изменять эти нейроны, могут стать новым лечением некоторых видов астмы.
«Это замечательное подтверждение идеи, возникшей десятилетия назад»,— говорит Эллисон Фрайер (Allison Fryer), фармаколог и пульмонолог, исследователь Орегонского университета Здоровья и Науки в г. Портленд (Эллисон не принимала участие в исследовании).
Приступ астмы может быть вызван множеством раздражителей, включая физические упражнения, низкие температуры, пыльцу и пыль. Во время приступа воспаляются дыхательные пути, мускулатура, окружающая дыхательные пути, сокращается, слизь забивает легкие. Обычно астма считается расстройством иммунной системы, при котором ее клетки реагируют на раздражитель сверх нормы и порождают воспаление. Но, кроме того, долгое время предполагалось, что пучок нейронов, проходящий через шею и грудную клетку,— так называемый блуждающий нерв — тоже играет роль в возникновении расстройства: его клетки контролируют мускулатуру дыхательных путей. Определить, какие типы клеток и молекулярные пути участвуют в процессе, было тяжелой задачей: блуждающий нерв содержит огромное количество различных переплетенных между собой клеток.
Чтобы решить ее, двое исследователей, работающих на базе Медицинского института Говарда Хьюза (Эшбурн, Вирджиния): нейробиолог Дмитри Трёнкер (Dimitri Tränkner; Университет штата Юта, Солт-Лейк-Сити) и Чарльз Цукер (Charles Zuker; Колумбийский университет) — обратились к генетике. Они выборочно деактивировали различные виды нейронов в мышах, в зависимости от экспрессируемых ими генов, а не от их местоположения. Затем, проведя несколько инъекций, привили мышам аллергию на яичный белок, имеющую симптомы, сходные с астмой. После введения протеина яичного белка у большинства подопытных мышей наблюдались иммунная реакция и сужение дыхательных путей. В то же время, у грызунов, у которых были генетически деактивированы нервные клетки, экспрессирующие рецепторы под названием TRPV1 (transient receptor potential vanilloid 1), протеины яичного белка не вызвали сужения дыхательных путей, хотя иммунная реакция на него имела место. Когда же ученые повысили активность клеток, содержащих TRPV1, симптомы астмы у мышей, уже подверженных приступам, выразились ярче. Отчет о проведенном исследовании размещен онлайн в PNAS [1].
«Эти клетки связывают все воедино»,— говорит Трёнкнер. Картина, однако, окончательно прояснилась, когда исследователи показали, что нервные клетки, экспрессирующие рецептор TRPV1, повышают активность при воздействии на них веществом, выделяемом в легких астматика клетками иммунной системы — сфингозин-1-фосфат. Это открытие дает право предположить, что в данном случае клетки иммунной системы взаимодействуют с нейронами.
«Если бы дело было попросту в том, что у некоторых людей клетки, экспрессирующие TRPV1 рецепторы, отличаются, то ученые, скорее всего, уже бы обнаружили генетические мутации, приводящие к астме,— говорит Трёнкнер. — Мы предполагаем, что вместо этого иммунная система может перманентно изменять эти нейроны в ходе какой-либо первоначальной иммунной реакции». С развитием аллергии, клетки иммунной системы не только вызывают приступы астмы, но и, вероятно, взаимодействуют с нейронами, изменяя их поведение и экспрессируемые ими рецепторы, в результате чего происходит сужение дыхательных путей.
«Технологический подход в исследовании не имеет себе равных в этой сфере»,— утверждает нейролог Свен-Эрик Джордт (Sven-Eric Jordt), работающий в Медицинской школе Университета Дьюка в Дареме, Северная Каролина. Но, по его словам, изучение нужно продолжать, чтобы проверить, что те же самые молекулярные пути играют роль в развитии человеческой астмы. Аллергия мышей на яичный белок — несовершенная модель человеческого заболевания, поскольку мыши, фактически, демонстрируют симптомы не астмы, а реакции дыхательных путей на аллергию.
По словам Фрайер, если эти результаты подтвердятся, то это может дать основу новому типу лекарств от астмы, которые не только устраняют симптомы, но и снижают гиперчувствительность, приводящую к приступам. Такие лекарства будут воздействовать либо на протеин TRPV1, либо на рецептор сфингозин-1-фосфат, и смогут помочь тем пациентам, для кого уже существующее лечение не действенно. «Идея о создании подобных лекарств существовала и раньше, но это исследование действительно укрепляет ее логическое обоснование»,— говорит она.
Сара Вильямс (Sarah C. P. Williams)
1. Population of sensory neurons essential for asthmatic hyperreactivity of inflamed airways. Doi: 10.1073/pnas.1411032111.