Математики выяснили, какие процессы в нашем организме влияют на развитие вирусной инфекции. В частности, они определили, что форма протекания – острая или хроническая – зависит от того, сколько раз в организме вырабатывается белок интерферон.
Обычно путь, по которому развивается вирусное заболевание, зависит от способностей нашего иммунитета. Если он силен, инфекция быстро проходит острую фазу и устраняется в течение нескольких недель. Если же иммунная система ослаблена, заболевание становится хроническим и может затянуться на месяцы или даже годы. Однако точные механизмы, определяющие судьбу инфекции, до сих пор были неизвестны. Поэтому врачи не могут точно предсказать, какую форму она примет у пациента.
Специалисты Института вычислительной математики имени Г. И. Марчука РАН (ИВМ РАН) и Университета Помпеу Фабра и Автономного университета Барселоны (Испания) исследовали острую и хроническую форму лимфоцитарного хориоменингита у мышей. Это заболевание поражает оболочки головного мозга и проявляется в вялости, повышенной температуре, затрудненном дыхании.
Ученые ввели лабораторным животным около 200 вирусных частиц для острой формы болезни и около двух миллионов – для хронической. Далее сравнили активность генов в клетках селезенки здоровых мышей и животных с острым или хроническим хориоменингитом. Селезенка – один из важнейших органов иммунной системы, в котором созревают лимфоциты – клетки, участвующие в борьбе с инфекциями. Исследователи обнаружили почти три тысячи генов, активность которых отличается при острой и хронической инфекции.
Особое внимание ученых привлекли гены, кодирующие интерферон первого типа (ИФН-I) – белок, участвующий в уничтожении вирусов. У мышей с острой формой заболевания эти гены активировались дважды: через два и пять дней после инфицирования. В то время как у животных с хроническим лимфоцитарным хориоменингитом активность этих генов повышалась только один раз – на следующий день после заражения. При этом первая волна ИФН-I возникает из-за активации дендритных клеток, а вторая – макрофагов CD169+ в селезенке. Эти клетки играют ключевую роль в координации врожденных и адаптивных иммунных реакций. Оказалось, что при хроническом варианте они преждевременно разрушаются T-лимфоцитами, и второй волны ИФН-I не происходит.
«Отсутствие второй волны интерферона при хроническом заболевании приводит к тому, что иммунная система не может побороть вирус, а потому он надолго остается в организме. Обнаруженную нами особенность можно использовать при разработке терапии для лечения хронических вирусных инфекций. В дальнейшем мы планируем исследовать географию иммунных процессов в селезенке и связать ее с „игрой чисел”, характеризующих взаимодействие вирусов с иммунной системой», – рассказал ведущий научный сотрудник ИВМ РАН, профессор кафедры высшей математики, механики и математического моделирования Сеченовского университета и кафедры вычислительных технологий и моделирования МГУ имени М. В. Ломоносова Геннадий Бочаров.
Результаты исследования, поддержанного Российским научным фондом, опубликованы в научном журнале Cell Death & Disease.
.jpg)