Австралийски учени установиха, че липидните капчици в клетките не са просто пасивни хранилища на мазнини, а активни центрове на вродения имунитет. Откритието може да подпомогне разработването на широкоспектърни антивирусни терапии, но засега резултатите са предклинични.
Малки мастни структури в клетките, дълго възприемани предимно като складове за енергия, може да имат ключова роля в ранното разпознаване и ограничаване на вирусните инфекции. Това показва изследване на учени от австралийския университет „Ла Троуб“, публикувано в научното списание Nature Communications.
Авторите установяват, че т.нар. липидни капчици променят бързо своя химичен състав след вирусна инфекция и се превръщат в своеобразни платформи, върху които се събират важни антивирусни белтъци. По този начин те подпомагат имунната сигнализация и ограничават размножаването на вирусите в ранните етапи на инфекцията.
Какво представляват липидните капчици
Липидните капчици са малки клетъчни органели, изградени от ядро от неутрални мазнини, обвито от един слой фосфолипиди. За разлика от повечето клетъчни структури, които имат двойна мембрана, те са покрити само с един липиден слой.
Основната им известна функция е да съхраняват триглицериди и холестеролови естери, които клетката използва като енергиен резерв или като суровина за изграждане на мембрани. През последните години обаче научните данни показват, че тези структури участват и в клетъчната сигнализация, възпалението, метаболизма и защитата срещу различни патогени.
Новото изследване допълва тази картина, като показва, че при вирусна атака липидните капчици не просто нарастват като брой, а целенасочено променят съдържащите се в тях мазнини и белтъци.
Екипът е използвал комбиниран анализ на белтъците и липидите, известен като протеомика и липидомика. Този подход е позволил на учените едновременно да проследят кои белтъци се натрупват върху липидните капчици и как се променя мастният им състав след инфекция.
Резултатите показват, че върху тях се привличат няколко ключови компонента на вродената имунна система, сред които RIG-I, MDA5, STAT1, STAT2 и антивирусният белтък виперин. RIG-I и MDA5 са клетъчни сензори, които разпознават вирусна РНК и задействат сигнални вериги за производство на интерферони.
Интерфероните са белтъчни молекули, чрез които заразените клетки предупреждават съседните тъкани и активират противовирусни механизми. В изследването липидните капчици се очертават като места, където част от този защитен отговор се организира и усилва.
Две мастни киселини потискат вирусната репликация
След вирусна инфекция липидните капчици се обогатяват с дълговерижни полиненаситени мастни киселини и биологично активни фосфолипиди. Особен интерес за учените представляват арахидоновата и ейкозапентаеновата киселина.
При включването на тези две мастни киселини в изкуствено създадени липидни капчици изследователите отчитат потискане на вирусната репликация и засилване на сигналите, свързани с интерфероните от тип I и тип III. Това са две важни групи молекули в ранната защита срещу вируси, особено в клетките на дихателната и храносмилателната лигавица.
Резултатите не означават, че приемът на повече мазнини или на хранителни добавки с омега-3 мастни киселини може да лекува вирусна инфекция. В експериментите учените изследват строго контролирани промени вътре в клетките и в изкуствено създадени структури. Предстои да бъде установено дали този механизъм може да се използва безопасно и ефективно при хора.
Австралийският екип и преди е съобщавал, че образуването на липидни капчици започва много рано след вирусна атака. В проучване от 2021 г. учените установяват, че броят им може да се увеличи още около два часа след разпознаването на вирусни компоненти, да достигне максимум приблизително осем часа по-късно и постепенно да се върне към обичайните нива до 72 часа.
В клетъчни и животински модели увеличение на липидните капчици е наблюдавано при инфекции с грипен вирус А, вируса на херпес симплекс тип 1, денга и Зика. Експерименталното повишаване на броя им преди инфекция е било свързано с по-силен интерферонов отговор и с по-ниски нива на репликация на вирусите Зика и херпес симплекс.
В новото изследване учените проследяват механизма по-подробно, включително в модел на инфекция с вируса на лимфоцитния хориоменингит при мишки. В мозъчната тъкан на заразените животни броят на липидните капчици се увеличава още в първите дни след инфекцията, а върху тях се установяват хиляди белтъци, част от които са свързани с имунната защита и клетъчния метаболизъм.
Вирусите също могат да използват клетъчните мазнини
Ролята на липидните капчици не е еднозначна. Докато организмът може да ги използва като част от антивирусната си защита, някои вируси се възползват от същите структури, за да се размножават, да изграждат нови вирусни частици или да си осигуряват енергия.
Флавивируси като причинителите на денга и Зика променят мастния метаболизъм на заразените клетки. Отделни изследвания показват, че вирусът Зика зависи от синтеза и баланса на определени липиди, а блокирането на ензима SOAT1 може да затрудни инфекцията в клетъчни модели и в мозъчни органоиди.
Тази двойствена роля е важна за бъдещите терапии. Потенциалното лекарство трябва да засили защитните функции на липидните капчици, без едновременно да създава условия, от които даден вирус може да се възползва.
Според ръководителя на изследването проф. Карла Хелбиг откритието променя представата за липидните капчици като пасивни мастни депа. Те се очертават като активни участници в ранната имунна защита и като потенциална терапевтична мишена.
Една от възможните стратегии е структурата и съдържанието на липидните капчици да бъдат променяни с лекарства. Друг подход би бил до клетките да се доставят специфични липиди, които подпомагат антивирусната сигнализация.
Предимството на подобна терапия е, че тя може да бъде насочена към общ механизъм на човешкия имунен отговор, а не към белтък на конкретен вирус. Теоретично това би позволило създаването на широкоспектърни средства, които действат срещу няколко вирусни семейства и запазват ефективността си при появата на нови варианти.
Подобен подход може да бъде особено ценен в началото на бъдеща епидемия или пандемия, когато специфични лекарства и ваксини все още не са разработени. Насочването към механизъм на организма би могло и да затрудни появата на лекарствена резистентност, тъй като вирусът няма да е единствената пряка мишена.
До лекарство остава дълъг път
Въпреки перспективните резултати изследването не представлява доказателство за ефективна терапия при хора. Значителна част от експериментите са проведени в клетъчни култури, изкуствени липидни капчици и животински модели.
Преди да се стигне до клинични изпитвания, учените трябва да определят кои липиди са най-ефективни, как могат да бъдат доставени до подходящите клетки и какви нежелани реакции биха могли да предизвикат. Манипулирането на мастния метаболизъм изисква особено внимание, тъй като той е свързан с множество процеси, включително възпалението, енергийния баланс, сърдечносъдовото здраве и функцията на нервната система.
Необходимо е също да се установи дали един и същ подход би работил при различни вируси. Някои патогени могат да бъдат потискани от определена промяна в липидните капчици, докато други биха могли да я използват в своя полза.
Откритието все пак предлага нова посока в антивирусната медицина. Вместо всяка нова заплаха да бъде атакувана единствено със специално създадено лекарство, бъдещите терапии може да мобилизират универсални защитни механизми, които вече съществуват в човешките клетки.
