Αν και οι λοιμώξεις μπορεί να εμφανιστούν με πολλά διαφορετικά συμπτώματα, ένα κοινό σύμπτωμα είναι η απώλεια λίπους και μυών -κάτι που ονομάζεται απώλεια ή εξασθένιση. Οι επιστήμονες του Salk ήθελαν να μάθουν εάν η απώλεια ήταν ευεργετική για την καταπολέμηση των λοιμώξεων.
Ερευνητές στο εργαστήριο της καθηγήτριας Janelle Ayres ανακάλυψαν ότι η απώλεια ως απόκριση στη μόλυνση από το μικρόβιο T. brucei στα ποντίκια εμφανίζεται σε δύο φάσεις, καθεμία από τις οποίες ρυθμίζεται από διαφορετικά κύτταρα του ανοσοποιητικού. Ενώ η απώλεια λίπους δεν ωφέλησε την καταπολέμηση της λοίμωξης, η απώλεια μυών ωφέλησε -μια εκπληκτική ένδειξη ότι η απώλεια μπορεί να βοηθήσει στη διαχείριση της ασθένειας.
Τα ευρήματα, που δημοσιεύθηκαν στο Cell Reports, μπορούν να ενημερώσουν την ανάπτυξη πιο αποτελεσματικών θεραπευτικών μεθόδων που προφυλάσσουν τους ανθρώπους από την απώλεια και να αυξήσουν την κατανόησή μας για το πώς επηρεάζει την επιβίωση και τη νοσηρότητα σε λοιμώξεις, καρκίνους, χρόνιες ασθένειες και άλλα.
«Συχνά υποθέτουμε ότι η απώλεια είναι κακή, καθώς συνδέεται με υψηλότερα ποσοστά θνησιμότητας», λέει η Ayres, επικεφαλής του Εργαστηρίου Molecular and Systems Physiology. «Αλλά αν ρωτήσουμε, ποιος είναι ο σκοπός της απώλειας, μπορούμε να βρούμε εκπληκτικές και διορατικές απαντήσεις που μπορούν να μας βοηθήσουν να κατανοήσουμε την ανθρώπινη αντίδραση στη μόλυνση και πώς μπορούμε να βελτιστοποιήσουμε αυτήν την απόκριση».
Η υπεράσπιση του σώματος από έναν εισβολέα απαιτεί πολλή ενέργεια. Προηγούμενες μελέτες είχαν δείξει ότι αυτή η κατανάλωση ενέργειας που σχετίζεται με το ανοσοποιητικό είχε την ατυχή συνέπεια της απώλειας. Αλλά η Ayres και η ομάδα της ήταν περίεργοι να μάθουν εάν η απώλεια θα μπορούσε να είναι ευεργετική και όχι απλώς μια παρενέργεια.
Τα εξειδικευμένα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος που ονομάζονται Τ κύτταρα καθυστερούν να αποκριθούν στις λοιμώξεις, αλλά όταν αποκρίνονται, προσαρμόζονται για να καταπολεμήσουν τη συγκεκριμένη μόλυνση. Η Ayres ενδιαφέρθηκε να μάθει εάν αυτά τα Τ κύτταρα προκαλούσαν απώλεια. Εάν τα Τ κύτταρα είναι υπεύθυνα για την πάθηση, αυτό υποδηλώνει ότι η απώλεια δεν είναι απλώς μια μη παραγωγική παρενέργεια των κυττάρων του ανοσοποιητικού που διψούν για ενέργεια.
Τα κύτταρα που μας ενδιαφέρουν ονομάζονται Τ κύτταρα CD4+ και CD8+. Τα CD4+ T κύτταρα ηγούνται της καταπολέμησης της μόλυνσης και μπορούν να προάγουν τη δραστηριότητα των CD8+ T κυττάρων, τα οποία σκοτώνουν εισβολείς και καρκινικά κύτταρα. Οι δύο τύποι Τ-λεμφοκυττάρων συχνά συνεργάζονται, επομένως οι ερευνητές υπέθεσαν ότι ο ρόλος τους στην απώλεια μπορεί να είναι επίσης μια συνεργατική προσπάθεια.
Για να διερευνήσουν τη σχέση μεταξύ των Τ κυττάρων CD4+ και CD8+ και της απώλειας, οι ερευνητές στράφηκαν στο παράσιτο T. brucei. Επειδή το T. brucei ζει στο λίπος και μπορεί να μπλοκάρει την προσαρμοστική ανοσοαπόκριση -η οποία περιλαμβάνει Τ κύτταρα- ήταν ένα τέλειο μοντέλο μόλυνσης για τις ερωτήσεις τους σχετικά με την απώλεια λίπους και πώς τα Τ κύτταρα μεσολαβούν σε αυτή τη διαδικασία.
Η ομάδα διερεύνησε 1) τον ρόλο των Τ κυττάρων CD4+ και CD8+ κατά τη διάρκεια της μόλυνσης από T. brucei και 2) πώς η αφαίρεση των Τ κυττάρων CD4+ και CD8+ άλλαξε τη μακροζωία, τα ποσοστά θνησιμότητας, τα συμπτώματα λόγω του παρασίτου και την ποσότητα παρασίτου που υπάρχει σε μολυσμένα ποντίκια.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα CD4+ Τ κύτταρα έδρασαν πρώτα και ξεκίνησαν τη διαδικασία της απώλειας λίπους. Στη συνέχεια, αλλά εντελώς ανεξάρτητα από την απώλεια λίπους, τα CD8+ Τ κύτταρα ξεκίνησαν τη διαδικασία της μυϊκής απώλειας.
Η απώλεια λίπους που προκλήθηκε από τα CD4+ Τ κύτταρα δεν είχε καμία επίδραση στην ικανότητα των ποντικών να καταπολεμούν το T. brucei ή να επιβιώνουν από τη μόλυνση. Η μυϊκή απώλεια που προκαλείται από τα CD8+ T κύτταρα, ωστόσο, σε αντίθεση με τις παραδοσιακές υποθέσεις, βοήθησε τα ποντίκια να καταπολεμήσουν το T. brucei και να επιβιώσουν από τη μόλυνση.
«Οι ανακαλύψεις μας ήταν τόσο εκπληκτικές που υπήρξαν στιγμές που αναρωτιόμουν αν κάναμε κάτι λάθος», λέει ο πρώτος συγγραφέας Samuel Redford «Είχαμε εντυπωσιακά αποτελέσματα ότι ποντίκια με πλήρως λειτουργικό ανοσοποιητικό σύστημα και ποντίκια χωρίς CD4+ Τ κύτταρα έζησαν την ίδια διάρκεια -που σημαίνει ότι αυτά τα CD4+ Τ κύτταρα και η απώλεια λίπους που προκάλεσαν ήταν εντελώς μίας χρήσης για την καταπολέμηση του παρασίτου. Βρήκαμε ότι κανονικά συνεργαζόμενοι υπότυποι Τ κυττάρων λειτουργούσαν εντελώς ανεξάρτητα ο ένας από τον άλλο».
Τα ευρήματα δείχνουν τον σημαντικό ρόλο των κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος τόσο στην απώλεια λίπους όσο και στη μυϊκή απώλεια και την ανάγκη κατανόησης της λειτουργίας τέτοιων αποκρίσεων για την ενημέρωση των θεραπευτικών παρεμβάσεων.
«Μπορούμε να μάθουμε πολλά για το ανοσοποιητικό μας σύστημα κοιτάζοντας τα περιβάλλοντα και τις λοιμώξεις με τις οποίες έχουμε συνεξελιχθεί», λέει η Ayres. «Ενώ το T. brucei είναι μια ενδιαφέρουσα και σημαντική περίπτωση, αυτό που είναι συναρπαστικό είναι να προεκτείνουμε τα ευρήματά μας για να κατανοήσουμε, να θεραπεύσουμε και να ξεπεράσουμε οποιαδήποτε ασθένεια περιλαμβάνει απώλεια μέσω του ανοσοποιητικού -παράσιτα, όγκους, χρόνιες ασθένειες και πολλά άλλα».
Στο μέλλον, η ομάδα θα εξετάσει τον μηχανισμό των Τ κυττάρων σε άλλα θηλαστικά και τελικά στον άνθρωπο. Θέλει επίσης να διερευνήσει με περισσότερες λεπτομέρειες γιατί συμβαίνει η μυϊκή απώλεια και γιατί τα Τ κύτταρα CD4+ και CD8+ παίζουν αυτούς τους ξεχωριστούς ρόλους.
Περισσότερες πληροφορίες: CD4+ T cells regulate sickness-induced anorexia and fat wasting during a chronic parasitic infection. Cell Reports, 2023; 112814 DOI: 10.1016/j.celrep.2023.112814.
