Результаты, которые являются не чем иным, как удивительными, учёные продемонстрировали, что печень является местом, где иммунная система атакует пневмококковые бактерии после вакцинации против потенциально смертельных патогенов.
В течение многих лет ученые выдвигали гипотезы, теории, предположения и даже догадки о том, как пневмококковые бактерии уничтожаются в организме после того, как вакцинация пометила их как угрозу.
Новые исследования показывают, что иммунная система не только имеет особое место для уничтожения организмов, но и что особая пара клеток участвует в уничтожении по принципу «захвати и убей», предотвращая болезнь до ее начала, что является ключевым преимуществом вакцинации.
Глобальная группа вакцинологов в Китае, США и Швейцарии попыталась объяснить, как разворачивалось уничтожение, начав глубокое исследование того, как две одобренные пневмококковые вакцины вызывают реакцию захвата и уничтожения Streptococcus pneumoniae.
Множественные штаммы S. pneumoniae представляют угрозу, а бактерии являются печально известными причинами менингита, пневмонии и инфекций кровотока. Исследователи изучили две ведущие пневмококковые вакцины: PCV13 и PPV23.
«Вакцинация существенно снизила заболеваемость и смертность от бактериальных заболеваний», — утверждает доктор Хуанхуан Ван, ведущий автор серии экспериментов, опубликованных в журнале Science Translational Medicine . Исследование подтвердило, как происходит уничтожение бактерий и какая из двух вакцин вызвала наиболее эффективный иммунный ответ.
Вакцины являются одним из величайших технологических достижений человечества, спасших сотни миллионов жизней, начиная с вакцины против оспы Эдварда Дженнера в 1796 году , которая была разработана в Англии во время правления Георга III.
Большинство вакцин, включая вакцину Дженнер, были разработаны для борьбы с вирусами. А некоторые из самых известных в мире вакцин оказали огромное влияние на общественное здравоохранение , победив целый ряд вирусных заболеваний — корь, грипп, эпидемический паротит, полиомиелит, SARS-CoV-2 и многие другие.
Вакцины, направленные против бактерий, одинаково эффективны для предотвращения болезней и спасения жизней от разрушительных инфекционных агентов. Прививки, которые помогают организму противостоять бактериальным инфекциям, включают вакцины, разработанные для борьбы с дифтерией, коклюшем и столбняком, а также пневмококковые вакцины. Тем не менее, провокационным и оставшимся без ответа исследовательским вопросом оставалось то, как организм захватывает и убивает пневмококковые бактерии при воздействии.
До нового исследования ученые подозревали, что после вакцинации иммунная система заставляет ключевые клетки, такие как фагоциты, мигрировать к местам заражения и уничтожать вторгшиеся бактерии. Но хотя этот сценарий был широко принят, основные механизмы того, как он может работать, оставались неизвестными. Теперь международное сотрудничество дало весьма неожиданный ответ.
«Мы сообщаем, что вызванный вакциной иммунитет против инвазивных бактерий в основном действует в печени», — написал Ван. «В отличие от нынешней парадигмы, согласно которой мигрирующие фагоциты обеспечивают вызванный вакциной иммунитет против передающихся через кровь патогенов, мы обнаружили, что инвазивные бактерии захватываются и уничтожаются в печени вакцинированного хозяина с помощью различных иммунных механизмов, которые зависят от защитной эффективности вакцины. ."
Ван, вакцинолог из Центра исследований инфекционных заболеваний Университета Цинхуа в Пекине, подчеркнул, что механизмы выведения патогенов, вызываемых вакциной, — как и где в организме иммунная система избавляется от инвазивных бактерий — оставались в значительной степени неопределенными, по крайней мере, до тех пор, пока сейчас. И понадобилось ученым на трех континентах, чтобы найти ответ и выяснить, где иммунная система уничтожает болезнетворные бактерии.
Обратившись к модели на мышах , они смогли сравнить эффекты двух известных вакцин против Streptococcus pneumoniae, PCV13 и PPV23.
PCV13 — это так называемая конъюгированная вакцина. PCV означает пневмококковую конъюгированную вакцину , а цифра 13 указывает на количество штаммов S. pneumoniae, от которых она защищает. Конъюгатные вакцины состоят из двух субъединиц: слабого антигена в качестве одной единицы и сильного антигена в качестве единицы-носителя. По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний США, при использовании обоих типов иммунная система оказывает более сильный ответ на слабый антиген.
Другой вакциной, проанализированной в ходе исследования, была PPV23, представляющая собой полисахаридную вакцину. Инициалы обозначают пневмококковую полисахаридную вакцину, защищающую от 23 штаммов. Полисахаридная вакцина предназначена для стимулирования иммунитета путем воздействия на иммунную систему сахаров, которые покрывают поверхность почти двух десятков штаммов S. pneumoniae.
В ходе своих экспериментов команда смогла продемонстрировать поразительную разницу между возможностями захвата и уничтожения, вызванную двумя вакцинами. При использовании препарата PCV13 была обнаружена более высокая эффективность захвата и уничтожения. Эта вакцина была связана с повышенным захватом циркулирующих патогенов эндотелиальными клетками печени .
PCV13 долгое время считался более эффективным, чем PPV23, и теперь коллеги Ванга объяснили причину такого различия. Исследователи обнаружили, что более мощный PCV13 индуцирует большее количество антител IgG, а также что PCV13 более эффективно взаимодействует с клетками Купфера и эпителиальными клетками печени.
Клетки Купфера представляют собой макрофаги — фагоцитирующие лейкоциты, которые находятся в печени и прикрепляются к эндотелиальным клеткам кровеносных сосудов. Эндотелиальные клетки – это эпителиальные клетки, выстилающие стенки кровеносных сосудов. Поскольку клетки Купфера являются фагоцитирующими, то есть они поглощают и уничтожают инвазивные микроорганизмы, их роль имеет решающее значение в бурной деятельности по захвату и уничтожению, обнаружили Ван и его коллеги.
В ходе своего исследования команде удалось подтвердить, что и Купферовские, и эндотелиальные клетки захватывают S. pneumoniae в кровотоке посредством механизма, напоминающего застежку-молнию, прежде чем уничтожить их. Напротив, более слабая вакцина PPV23 задействовала только клетки Купфера и индуцировала меньшее количество антител IgG. Ученые сообщили об аналогичных схемах захвата и уничтожения в печени с вакцинами против Neisseria meningitidis, основной причины бактериального менингита.
«С некоторыми техническими модификациями наши результаты также могут быть использованы для оценки кандидатов на вакцины против вирусных патогенов, распространение которых зависит от виремии», — заключил Ван, отметив, что виремия — это присутствие вирусов в кровотоке.
