Способны ли антибиотики вызывать аутоиммунные болезни?

Некоторые тяжёлые заболевания (скажем, муковисцидоз или мышечная миопатия Дюшенна) возникают из-за того, что в каком-то гене появляется ненужный стоп-кодон. Как известно, когда рибосома синтезирует белок, она синтезирует его с определённой точки старта до определённого финиша. Обе обозначены в РНК специальными старт- и стоп-кодоном, стартовыми и терминаторными последовательностями из трёх нуклеотидов. Если точка старта или точка финиша окажутся не там, где надо, рибосома создаст дефектный белок.

Впрочем, если ещё один стоп-кодон появится после обычного, законного, в этом не будет ничего страшного: рибосома остановится там, где и положено. Но бывает так, что из-за мутации стоп-кодон появляется прямо внутри кодирующей белок последовательности. Тогда с рибосомного конвейера будут сходить недосинтезированные белки, и последствия этого могут быть очень неприятными. Однако с помощью некоторых веществ можно заставить рибосому проигнорировать неправильный стоп-кодон и продолжить путь.

Поиски лекарств от таких заболеваний привели учёных к антибиотикам. Обычно антибиотики, большинство из которых нацелено именно на аппарат трансляции, используются против бактерий. Однако есть и такие, которые действуют не только на бактериальные, но и на эукариотические клетки, — к примеру, гентамицин, который в эукариотическом биосинтезе вызывает то самое проскакивание стоп-кодона. Но не будем забывать, что, помимо неправильных стоп-кодонов, есть и правильные. Что получится, если под действием антибиотика рибосома на какой-нибудь мРНК проскочит правильный финиш и синтезирует белок, который будет больше положенного?

Согласно одной из гипотез, такой неправильный белок может стать причиной аутоиммунного расстройства. Клетка может расценить его как чужой, расщепить на пептиды, и эти пептиды выставить как «вещдок» иммунной системе. Но ведь этот белок большей частью свой, родной, и клетка, предъявляя его иммунной системе, натравливает её на обычные, здоровые, ничем не инфицированные клетки.

Чтобы проверить эту гипотезу, Лоренс Эйзенлор (Laurence Eisenlohr) и его коллеги из Университета Томаса Джефферсона (США) ввели в клетки ген белка, который обязательно должен быть показан иммунитету. В этот ген внесли лишний стоп-кодон, чтобы клетки синтезировали укороченную версию белка. Укороченная версия на поверхности клетки не появлялась, однако, как только клетки обработали гентамицином, на мембране возникли целые молекулы белка.

Продукция этого белка была чрезвычайно низкой, и обычными биохимическими тестами его было почти невозможно обнаружить. Однако Т-клетки, которые как раз считывают чужеродные молекулы, находили его с лёгкостью. Но всё-таки тут сложилась искусственная ситуация: белок, который появлялся на поверхности, был не собственным белком клеток, его внедряли для экспериментального теста. Что же будет, если самые обычные клетки, безо всяких лишних генетических внедрений, обработать антибиотиком? Такой опыт поставили с клетками HeLa, и оказалось, что на их поверхности после обработки антибиотиком появлялось 17 новых пептидов, которые считывались иммунными клетками.

То есть получается такая схема: мы принимаем антибиотик, он действует на бактерии, но попутно вызывает проскакивание стоп-кодона на некоторых мРНК. Случается это чрезвычайно редко, однако этого достаточно, чтобы получившиеся неправильные белки, разрушившись на пептиды, были выставлены на обозрение иммунитету как якобы свидетельства атаки патогена. В итоге начнётся аутоиммунная реакция, которая может принять форму экземы, волчанки, болезни Крона и пр.

Конечно, вовсе не обязательно, что тут разовьётся полноценная аутоиммунная болезнь. В конце концов, исследователи пока лишь указали на некоторые молекулярно-клеточные события, связанные с антибиотиками, которые могут спровоцировать аутоиммунный процесс. Однако именно потому, что эти самые события вдруг удалось увидеть непосредственно в эксперименте, антибиотик-теория аутоиммунных болезней заслуживает самого пристального внимания.

В дальнейшем учёные хотят попробовать в опытах на мышах вызвать конкретное аутоиммунное расстройство, а также проанализировать статистику аутоиммунных заболеваний и употребления гентамицина.

Результаты исследования будут опубликованы в журнале PNAS.

Подготовлено по материалам Medical Xpress. Фото на заставке принадлежит Shutterstock.