Почему воспаление кишечника возвращается даже после ремиссии

Исследователи обнаружили клеточный сбой, который сохраняется, когда симптомы уже исчезли

Воспалительные заболевания кишечника, или ВЗК, — это прежде всего болезнь Крона и язвенный колит. Они протекают волнами: периоды диареи, боли, кровотечений и других проявлений могут сменяться месяцами или годами относительного благополучия.

Но именно здесь возникает один из главных вопросов современной терапии ВЗК.

Почему у человека, который хорошо отвечает на лечение и чувствует себя практически здоровым, болезнь иногда возвращается?

Австралийские исследователи решили искать ответ не во время тяжелого обострения, а почти в противоположной ситуации — когда кишечник выглядит относительно спокойным.

И обнаружили там молекулярный процесс, который, судя по всему, не выключается вместе с симптомами.

Ремиссия оказалась не такой «тихой», как кажется

Команда под руководством исследователей Института медицинских исследований Уолтера и Элизы Холл (WEHI) изучала программируемую гибель клеток кишечного эпителия.

Эпителий — это слой клеток, выстилающий внутреннюю поверхность кишечника. Его можно представить как постоянно обновляющуюся биологическую границу между содержимым кишечника и тканями организма.

Эта граница выполняет сразу несколько задач: участвует во всасывании веществ, взаимодействует с микроорганизмами и не позволяет содержимому кишечника бесконтрольно проникать глубже в ткани.

Поэтому потеря эпителиальных клеток сама по себе не мелочь.

Но раньше оставался принципиальный вопрос: чрезмерная гибель этих клеток — просто результат уже разгоревшегося воспаления или один из процессов, способных участвовать в развитии болезни?

Новое исследование указывает на второй вариант.

Ученые обнаружили аномальные сигналы клеточной гибели не только в сильно воспаленных участках кишечника. Они появлялись уже на ранних стадиях воспаления и сохранялись даже у пациентов в ремиссии, в том числе получавших современную терапию.

Это меняет последовательность событий.

Почти 900 биопсий позволили увидеть болезнь в разных состояниях

Одна из сильных сторон работы — исследователи изучали непосредственно человеческие ткани, а не пытались перенести на человека результаты экспериментов на мышах.

В исследовательскую программу вошли около 900 образцов кишечной ткани пациентов с ВЗК и людей без этих заболеваний. В опубликованных ранее данных этой когорты описаны 52 пациента с ВЗК — 25 с болезнью Крона и 27 с язвенным колитом — и 28 участников контрольной группы.

У одного пациента исследователи могли сравнивать воспаленные, пограничные и внешне невоспаленные участки слизистой.

Использовалось сразу несколько методов: анализ тканей, изучение белков и активности генов, пространственная транскриптомика, позволяющая увидеть, какие гены активны в конкретных участках ткани.

Кроме того, из клеток пациентов выращивали кишечные органоиды.

Органоид — это не полноценный кишечник в пробирке. Это небольшая трехмерная структура из человеческих клеток, воспроизводящая некоторые важные свойства настоящей ткани.

Она позволяет провести эксперимент, который невозможно провести непосредственно в организме пациента: например, воздействовать на клетки определенными воспалительными сигналами и посмотреть, что произойдет.

Клетки кишечника начинают вести себя необычно

Именно здесь начинается наиболее интересная часть исследования.

При раннем воспалении эпителиальные клетки меняли программу работы своих генов. По набору активированных генов их состояние приобретало некоторые черты, характерные для воспалительных макрофагов — иммунных клеток.

Это не означает, что клетка кишечника буквально превращалась в макрофаг.

Речь идет о транскрипционном состоянии: клетка начинала использовать часть генетической программы, похожей на ту, которая работает в определенных активированных иммунных клетках.

Одновременно усиливались сигналы двух известных медиаторов воспаления — интерферона-гамма (IFNγ) и фактора некроза опухоли (TNF).

Эксперименты с человеческими кишечными органоидами помогли проверить эту связь. IFNγ усиливал перестройку клеточной программы, а сочетание IFNγ и TNF значительно активировало механизмы гибели клеток.

Получилась цепочка событий, которая раньше не была столь подробно показана в тканях пациентов.

Некроптоз запускается раньше, апоптоз приходит следом

Чтобы понять главный результат работы, нужно различать два способа программируемой клеточной гибели.

Апоптоз — контролируемый механизм клеточного «самоуничтожения». Он постоянно используется организмом для удаления ненужных или поврежденных клеток.

Некроптоз — другой регулируемый путь гибели. Он заканчивается разрушением клетки с высвобождением ее содержимого и поэтому способен дополнительно поддерживать воспалительную реакцию.

Исследователи увидели своеобразную последовательность.

Сигналы некроптоза обнаруживались уже в участках слизистой без выраженного воспаления и усиливались по мере его развития.

Апоптотические сигналы, напротив, становились особенно заметными в уже воспаленной ткани.

Отсюда и название работы: «A necroptotic-to-apoptotic signaling axis underlies inflammatory bowel disease» — некроптозно-апоптотическая сигнальная ось, лежащая в основе ВЗК.

Но внутри этой схемы обнаружился еще один неожиданный поворот.

Вот что может оставаться после исчезновения симптомов

Обычно ремиссию интуитивно представляют как возвращение системы в исходное состояние: воспаление подавлено — значит, клетки снова работают нормально.

Исследование показывает, что это не обязательно так.

Даже когда выраженного воспаления уже нет, в эпителии может сохраняться готовность определенных программ клеточной гибели к активации.

И это, пожалуй, главный «момент осознания» всей работы.

Ремиссия может означать не полное исчезновение биологических механизмов болезни, а состояние, при котором часть этих механизмов остается скрытой ниже уровня, заметного по симптомам и обычной оценке воспаления.

Авторы называют этот процесс своего рода «тлеющим» молекулярным дефектом.

Как воспалительный сигнал превращается в гибель клетки

Исследователи смогли продвинуться дальше простой корреляции и частично разобрать механизм.

При раннем воспалении измененное состояние эпителиальных клеток способствовало активации некроптотической сигнализации. Причем она происходила независимо от RIPK1 — белка, который часто рассматривается как один из ключевых участников классического пути некроптоза.

Далее включались механизмы митохондриального апоптоза.

Митохондрии известны прежде всего как структуры, обеспечивающие клетку энергией, но они одновременно играют центральную роль в принятии решения о запуске апоптоза.

В поглощающих питательные вещества эпителиальных клетках в этом процессе участвовала индуцибельная синтаза оксида азота — iNOS.

А в кишечных стволовых клетках исследователи обнаружили участие белка PUMA, способного запускать митохондриальный путь апоптоза.

Стволовые клетки здесь особенно важны. Именно они обеспечивают постоянное обновление кишечного эпителия.

Получается потенциально неблагоприятное сочетание: повреждаются зрелые клетки барьера и одновременно затрагиваются клетки, необходимые для его восстановления.

Это помогает понять, почему нарушение клеточной гибели может быть гораздо важнее, чем просто след от воспаления.

Молекулярный сигнал оказался связан с будущим рецидивом

Самый клинически интересный результат появился, когда исследователи сопоставили состояние тканей с тем, что происходило с пациентами дальше.

Наблюдение продолжалось более двух лет.

Пациенты с более выраженными признаками патологической сигнализации клеточной гибели чаще сталкивались с последующим рецидивом заболевания.

Это еще не означает, что исследователи создали готовый тест, позволяющий предсказать дату следующего обострения.

Но связь принципиально важна.

Она показывает, что обнаруженный молекулярный процесс имеет отношение не только к красивой схеме в лаборатории. Он оказался связан с дальнейшим течением болезни у реальных пациентов.

Почему обычного «мне стало лучше» может быть недостаточно

Современная гастроэнтерология уже давно не оценивает эффективность лечения ВЗК только по самочувствию пациента.

Симптомы, показатели воспаления, эндоскопическая картина и состояние слизистой могут не полностью совпадать.

Именно поэтому существует концепция глубокой ремиссии: цель лечения постепенно смещается от простого устранения симптомов к максимально полному контролю самого заболевания.

Новая работа добавляет к этой концепции еще один возможный уровень — молекулярный.

Теоретически пациент может чувствовать себя хорошо, слизистая может выглядеть значительно лучше, а некоторые патологические программы внутри клеток все еще оставаться активными.

Это пока исследовательская концепция, а не новый клинический стандарт.

Но она объясняет, почему видимое заживление и устойчивое биологическое восстановление могут оказаться не одним и тем же.

Открытие пока не дает нового лекарства от болезни Крона и язвенного колита

У исследования есть важное ограничение, которое легко потерять за интересным механизмом.

Авторы не показали, что подавление найденной сигнальной оси предотвращает рецидивы у пациентов.

Работа также не создала готового анализа крови, биопсийного теста или алгоритма, по которому сегодня можно изменить лечение конкретного человека.

Связь между молекулярными признаками клеточной гибели и последующим рецидивом еще предстоит подтвердить в более крупных и независимых группах пациентов.

Наконец, ВЗК чрезвычайно неоднородны. Болезнь Крона и язвенный колит объединяют множество иммунных, генетических, микробиологических и барьерных нарушений. Обнаруженная ось клеточной гибели вряд ли является единственной причиной заболевания.

Поэтому правильнее говорить не о найденной «причине ВЗК», а о выявленном ранее недооцененном механизме, который может поддерживать заболевание и быть связан с его возвращением.

Следующая цель — понять, можно ли погасить молекулярное «тление»

Теперь перед исследователями стоят два практически важных вопроса.

Первый — можно ли использовать сигналы патологической клеточной гибели как биомаркер. Если молекулярный профиль действительно позволит лучше различать пациентов с высоким и низким риском рецидива, наблюдение и терапию потенциально можно будет персонализировать.

Второй вопрос еще сложнее: можно ли безопасно вмешаться в саму некроптозно-апоптотическую ось.

Программируемая гибель клеток — не ошибка природы. Она необходима организму для нормального обновления тканей, иммунной защиты и удаления поврежденных клеток. Поэтому терапевтическая задача состоит не в том, чтобы просто «запретить клеткам умирать», а в том, чтобы исправить патологически активированную сигнальную систему, не разрушив ее нормальные функции.

Именно поэтому путь от такого открытия до нового лекарства может быть долгим.

Но работа меняет сам вопрос, который исследователи могут задавать при ВЗК.

Недостаточно понять, удалось ли остановить воспаление.

Возможно, необходимо выяснить, действительно ли клетки кишечника вышли из патологического состояния, которое сделало это воспаление возможным.