Модель, разработанная биофизиками LMU, демонстрирует, как биологические процессы формируют замысловатую внутреннюю архитектуру тимуса, что способствует лучшему подавлению аутоиммунных реакций.
Тимус — один из важнейших органов иммунной системы, где Т-клетки учатся различать собственные ткани организма от чужеродных — решающий шаг в предотвращении аутоиммунных заболеваний. Сложная внутренняя структура тимуса поражает своей высокоизвитой структурой в области мозгового вещества. Учёные не были уверены, как возникает эта сложная структура и связана ли её генезис с функцией органа.
Группа под руководством биофизика LMU профессора Эрвина Фрея разработала теоретическую модель, основанную на сигнальных путях в тимусе, которую они экспериментально продемонстрировали на мышах. Модель отражает развитие необычной морфологии мозгового вещества и предполагает, что извилистая форма тимуса является прямым результатом биологических взаимодействий, необходимых для его функции. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Ключ заключается в особом типе обратной связи, известном как тимический кросс-ток: Т-клетки иммунологически активируются в тимусе под воздействием различных антигенов. В мозговом веществе организм проверяет, реагируют ли клетки на его собственные антигены — если да, эти клетки уничтожаются. В процессе уничтожения клетки посылают сигналы, побуждающие окружающие ткани расти.
Растущая ткань, в свою очередь, влияет на то, где будут тестироваться дальнейшие Т-клетки. «Самоорганизующаяся, извилистая структура возникает в результате этого взаимодействия», — говорит Фрэй. «Такая архитектура позволяет органу функционировать более эффективно. Круглый тимус был бы менее эффективен в уничтожении аутореактивных Т-клеток».
Авторы подчёркивают, что эти выводы могут быть важны и для других органов, помимо тимуса. Модель иллюстрирует, как биологическая функция может формировать пространственные структуры, и таким образом создаёт морфологию органа, глубоко укоренённую в функции. Она не только предсказывает известные наблюдения, такие как изменения в структуре тимуса в случае генетических мутаций, но и выдвигает новые, экспериментально проверяемые гипотезы.
Предоставлено
Людвиг-Максимилиановский университет Мюнхена