Οι ερευνητές του Cedars-Sinai έχουν εντοπίσει πολλά βήματα σε μια κυτταρική διαδικασία που είναι υπεύθυνη για την ενεργοποίηση μιας από τις σημαντικές φλεγμονώδεις αποκρίσεις του σώματος. Τα ευρήματά τους, που δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Science Immunology, ανοίγουν πιθανότητες για τη ρύθμιση του τύπου φλεγμονής που σχετίζεται με διάφορες λοιμώξεις και φλεγμονώδεις ασθένειες. Συγκεκριμένα, οι ερευνητές έχουν βελτιώσει την κατανόηση των σταδίων που οδηγούν στην παραγωγή της IL-1 βήτα, ενός ισχυρού σήματος πρωτεΐνης φλεγμονής που απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια πολλών φλεγμονωδών αποκρίσεων.
«Έχουμε τώρα μια σαφέστερη κατανόηση της σταδιακής διαδικασίας που οδηγεί στην παραγωγή της IL-1 βήτα», δήλωσε η Andrea Wolf, Ph.D., επίκουρος καθηγητής Βιοϊατρικών Επιστημών και Ιατρικής στο Cedars-Sinai, και ανώτερος και αντίστοιχος συγγραφέας της νέας μελέτης. «Κατανοώντας τη διαδικασία, ελπίζουμε μια μέρα να βρούμε μια θεραπεία για ασθένειες που σχετίζονται με αυτή τη φλεγμονώδη απόκριση». Όταν το έμφυτο ανοσοποιητικό σύστημα -το αμυντικό σύστημα με το οποίο γεννηθήκαμε- εντοπίζει ένα δυνητικά επιβλαβές βακτήριο, ιό ή άλλο εξωτερικό εισβολέα, απελευθερώνει λευκά αιμοσφαίρια για να περιβάλλουν και να επιτεθούν στον ξένο παράγοντα.
Αυτό μπορεί να προκαλέσει οίδημα, ερυθρότητα, θερμότητα και πόνο στους ιστούς του σώματος που -σε ένα υγιές σώμα- τελικά υποχωρούν. Μερικοί άνθρωποι, ωστόσο, κολλάνε στη φάση της φλεγμονής. Αυτό προκαλεί αυτό που είναι γνωστό ως χρόνια φλεγμονή. Η χρόνια φλεγμονή μπορεί να βλάψει τα υγιή κύτταρα στο σώμα και πιστεύεται ότι οδηγεί σε σοβαρές καταστάσεις όπως ο διαβήτης τύπου 2, οι καρδιακές παθήσεις και η κατάθλιψη.
“Η φλεγμονή, σε πολλές περιπτώσεις, είναι ζωτικής σημασίας για ένα ακμάζον ανοσοποιητικό σύστημα και ένα υγιές σώμα”, δήλωσε ο David Underhill, Ph.D., Πρόεδρος του Τμήματος Βιοϊατρικών Επιστημών και της Οικογένειας Janis and William Wetsman Chair in Inflammatory Bowel Disease, ο οποίος είναι επίσης ανώτερος και αντίστοιχος συγγραφέας στη μελέτη. “Ωστόσο, η παρατεταμένη φλεγμονή μπορεί να προκαλέσει όλεθρο στο σώμα. Αυτό υπογραμμίζει τη σημασία της κατανόησης της κυτταρικής διαδικασίας του τρόπου με τον οποίο ενεργοποιείται η φλεγμονή, ώστε να μπορέσουμε να εργαστούμε προς την εύρεση νέων θεραπειών για τον περιορισμό της χρόνιας φλεγμονής.”
Η μελέτη αποτελεί συνέχεια της έρευνας Cedars-Sinai που δημοσιεύτηκε το 2016 και εξηγεί πώς τα κύτταρα ενεργούν για να ανιχνεύσουν μια μόλυνση. Σε αυτή τη μελέτη, οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι ένα ένζυμο που ονομάζεται εξοκινάση, που χρησιμοποιείται συνήθως από τα κύτταρα για τη μετατροπή της γλυκόζης σε ενέργεια, έχει μια δεύτερη, φλεγμονώδη λειτουργία. Ανακάλυψαν ότι η εξοκινάση συνδέεται με ένα σάκχαρο από το κυτταρικό τοίχωμα των βακτηρίων και ενεργοποιεί τα φλεγμονώδη, οδηγώντας στην παραγωγή της IL-1 βήτα. Τα φλεγμονώδη είναι υποδοχείς του έμφυτου ανοσοποιητικού συστήματος που αναγνωρίζουν τα μικρόβια και τις βλάβες των ιστών.
Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι η εξοκινάση φεύγει από τα μιτοχόνδρια, το τμήμα ενός κυττάρου που παράγει ενέργεια. Αυτό το άλμα ξεκινά μια ανοσολογική απόκριση: Η απελευθέρωση της εξοκινάσης αποσταθεροποιεί τα μιτοχόνδρια και ειδοποιεί το κύτταρο ότι κάτι δεν πάει καλά. Αυτό οδηγεί σε ομαδοποίηση ενός καναλιού που ονομάζεται VDAC στη μεμβράνη των μιτοχονδρίων, το οποίο αλληλεπιδρά με μια άλλη πρωτεΐνη που ονομάζεται NLRP3 για να ξεκινήσει τη συναρμολόγηση του φλεγμονώδους σώματος. Τα φλεγμονοσώματα στη συνέχεια παράγουν IL-1 βήτα, έναν οδηγό της φλεγμονής.
Οι ερευνητές μελέτησαν κύτταρα που προήλθαν από εργαστηριακά ποντίκια για να κατανοήσουν τα βήματα που εμπλέκονται στο μονοπάτι της IL-1 βήτα. Η ομάδα χρησιμοποίησε ουσίες που ονομάζονται αναστολείς που μπλοκάρουν τις κυτταρικές λειτουργίες καθώς και τεχνολογία επεξεργασίας γονιδίων για να απενεργοποιήσει ορισμένα γονίδια και τις πρωτεΐνες που εκφράζουν. Αυτό τους επέτρεψε να καταλάβουν ποιες πρωτεΐνες είναι ζωτικής σημασίας για την πυροδότηση της φλεγμονής.
«Το να μπορούμε να στοχεύσουμε συγκεκριμένα βήματα σε αυτό το μονοπάτι είναι ζωτικής σημασίας, γιατί εκτός από το ότι είναι σημαντικά για τη φλεγμονή, τα συστατικά αυτού του μονοπατιού παίζουν επίσης ζωτικό ρόλο στη διατήρηση της ενέργειας μέσα στο κύτταρο», είπε ο Wolf. «Θέλουμε να ενσωματώσουμε τον φλεγμονώδη ρόλο του, όχι απλώς να τον απενεργοποιήσουμε, γιατί αυτό θα ήταν κακό για το κύτταρο». Οι ερευνητές συνεχίζουν να μελετούν τα κυτταρικά βήματα που οδηγούν και προκύπτουν από τον ρόλο της εξοκινάσης στην ενεργοποίηση των φλεγμονωδών.