Клетки макрофаги помогают волокнам проводящей системы сердца держать ритм.
Сердце сокращается благодаря системе особых мышечных волокон, которые не похожи на те, что составляют основную массу сердца, и которые сами генерируют сократительный импульс, распространяя его на всю сердечную мышцу.
Эти волокна образуют несколько разных отделов, и начинается все с так называемого синоатриального узла в правом предсердии. Синоатриальный узел называют водителем ритма первого порядка, из него импульс переходит в предсердно-желудочковый (атриовентрикулярный) узел, который находится на границе между предсердиями и между правым предсердием и правым желудочком. Затем сократительный сигнал распространяется по другим волокнам, так что все отделы сердца работают ритмично и согласованно.
Но в сердце есть не только обычные мышечные волокна и атипичные, генерирующие ритм – в нем есть и другие клетки, среди которых довольно много иммунных макрофагов. Задача макрофагов – искать и уничтожать бактерии, убирать клеточный мусор, помогать ранам заживать и т. д. Но в сердце у них есть еще одна, совершенно неожиданная функция. Исследователи из Гарвардской медицинской школы решили выяснить, зачем сердцу так много макрофагов, и убрали их из сердечной мышцы мыши – и тут оказалось, что «обезмакрофаженное» сердце плохо бьется, что сократительный импульс часто просто пропадает на границе между правым предсердием и правым желудочком. Дальнейшие эксперименты показали, что в этой зоне макрофагов особенно много, что у мышей, что у людей.
Когда иммунные клетки попробовали вырастить в одной культуре вместе с мышечными, то оказалось, что макрофаги тесно соединяются с мышечными клетками; более того, электрохимические параметры клеточной мембраны макрофагов оказываются, согласованы с электрохимическими параметрами их мышечных партнеров – то есть клетки синхронизируют свои электрические особенности.
Чтобы узнать, как иммунные и мышечные клетки взаимодействуют в сердце, авторы работы модифицировали макрофаги так, чтобы заряд на их мембране можно было регулировать световым импульсом: когда клетка получала порцию света по оптоволокну, она делалась более положительно заряженной. Такой «положительный» макрофаг, в свою очередь, повышал возбудимость соседних мышечных клеток – они с большей готовностью принимали и проводили электрический импульс.
Когда мышиное сердце заставляли биться быстрее обычного, то некоторые импульсы, рожденные в предсердном водителе ритма, не доходили до желудочков, теряясь в районе атриовентрикулярного узла. Но если модифицированные макрофаги, которые сидели тут же, в этом же узле, стимулировали светом, то атриовентрикулярный узел проводящих волокон начинал работать без перебоев. То есть иммунные клетки, становясь положительно заряженными, помогали работать клеткам сердца, которые под влиянием макрофагов лучше чувствовали приходящие импульсы и передавали их дальше по сердечной мышце. Подробно результаты экспериментов опубликованы в статье в Cell.
Очевидно, что макрофаги помогают работать сердцу и в обычной ситуации, без каких-то модификаций. О том, что сердце, лишенное их, начинает плохо работать, мы уже говорили; то же самое происходило, когда у мышей отключали ген белка, соединяющего макрофаги с мышечными клетками – тесный контакт между ними исчезал, и иммунные клетки уже не могли влиять на своих мышечных партнеров. Возможно, что некоторые проблемы, связанные с аномальным сердечным ритмом, возникают из-за того, что макрофаги и проводящие волокна сердца утрачивают контакт друг с другом. Если так, то, возможно, в ближайшем будущем мы сможем лечить сердце, действуя через иммунную систему.
