Πώς τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος "οσμίζονται" τα παθογόνα

Τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος είναι σε θέση να "οσμίζονται" τις λοιμώξεις όπως οι σκύλοι. Για τον σκοπό αυτό χρησιμοποιούν ειδικούς αισθητήρες που ονομάζονται υποδοχείς τύπου Toll (TLR). Επιστήμονες στη Βόννη ανακάλυψαν τώρα πώς λειτουργεί αυτό με λεπτομέρεια. Οι υποδοχείς τύπου Toll είναι σήμερα ένα από τα πιο "καυτά" θέματα στην έρευνα της ανοσολογίας.

"Πολλά κύτταρα του σώματος - ιδιαίτερα εκείνα των βλεννογόνων μεμβρανών και εκείνα του ανοσοποιητικού συστήματος- φέρουν στην επιφάνειά τους πολυάριθμους TLR.

Αυτοί λειτουργούν με παρόμοιο τρόπο με τους οσφρητικούς υποδοχείς στη μύτη: όταν συναντούν ένα συγκεκριμένο χημικό σήμα, ενεργοποιούνται", αναφέρεται σε σχετική ανακοίνωση για τη μελέτη επιστημόνων με επικεφαλής τον Günther Weindl του Φαρμακευτικού Ινστιτούτου του Πανεπιστημίου της Βόννης, η οποία δημοσιεύθηκε στο "Nature Communications".

Ο συναγερμός, ο οποίος προκαλείται από την ενεργοποίηση υποδοχέων στην επιφάνεια των ανοσοποιητικών κυττάρων, οδηγεί στη συνέχεια σε μια σειρά αντιδράσεων στο εσωτερικό του κυττάρου. Όταν τα φαγοκύτταρα (μακροφάγα) "οσμίζονται" ένα βακτήριο, ξεκινούν, για παράδειγμα, τη φαγοκυττάρωση, κατά την οποία περικυκλώνουν και αφομοιώνουν το παθογόνο.

Άλλα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος, για παράδειγμα, απελευθερώνουν ειδικές ουσίες-αγγελιοφόρους και έτσι προσελκύουν άλλα κύτταρα του αμυντικού συστήματος του ίδιου του οργανισμού. Από αυτό μπορεί να προκύψει, για παράδειγμα, μια φλεγμονώδη αντίδραση.

Υπάρχουν διαφορετικές ομάδες υποδοχέων τύπου Toll, καθεμία από τις οποίες ανταποκρίνεται σε διαφορετικές "οσμές". "Πρόκειται για μόρια που έχουν αποκρυσταλλωθεί ως σημαντικά σήματα κινδύνου κατά τη διάρκεια της εξέλιξης", εξήγησε ο Weindl. Τέτοια μόρια είναι συνήθως και οι λιποπολυσακχαρίτες (LPS). Πρόκειται για σημαντικά συστατικά του κυτταρικού τοιχώματος των βακτηρίων.

Τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος που ανταποκρίνονται στην επιφάνεια πιθανών παθογόνων μικροοργανισμών είναι σε πολλές περιπτώσεις ζωτικής σημασίας για την άμυνα του ίδιου του οργανισμού. Ως συστατικά του έμφυτου ανοσοποιητικού συστήματος, οι υποδοχείς τύπου toll είναι από τα πρώτα στοιχεία στην αναπτυξιακή ιστορία της άμυνας των οργανισμών κατά των ασθενειών. Επιπλέον, πυροδοτούν μια πολύ πρώιμη αντίδραση σε περίπτωση επικείμενης λοίμωξης.

"Σε πολλές περιπτώσεις, δεν είναι ακόμη πλήρως κατανοητό σε ποιες αντιδράσεις οδηγεί ένα τέτοιο ανιχνευόμενο σήμα", δήλωσε ο Weindl. "Για παράδειγμα, είναι πιθανό διαφορετικά μόρια να διεγείρουν έναν και τον ίδιο TLR, αλλά να προκαλούν διαφορετικές αντιδράσεις". Αυτό ακριβώς ανέλυσαν οι Γερμανοί επιστήμονες.

Κανονικά, οι ερευνητές διερευνούν τέτοια ερωτήματα χρησιμοποιώντας μόρια με χρωματική κωδικοποίηση. Αυτό καθιστά δυνατό, για παράδειγμα, να απεικονιστεί πότε ο υποδοχέας ενεργοποιεί ένα συγκεκριμένο μονοπάτι σηματοδότησης στο οποίο τα μόρια αυτά παίζουν σημαντικό ρόλο.

Ωστόσο, η μέθοδος αυτή είναι πολύ περίπλοκη και απαιτεί να είναι ήδη πολύ καλά γνωστά τα μονοπάτια σηματοδότησης που θα μπορούσαν να επηρεαστούν.

"Αντίθετα, δοκιμάσαμε μια διαφορετική μέθοδο που δεν απαιτεί χρωματικούς δείκτες", ανέφερε ο Γερμανός επιστήμονας. "Έχει ήδη χρησιμοποιηθεί με επιτυχία για τη διαλεύκανση του τρόπου λειτουργίας άλλων υποδοχέων. Τώρα χρησιμοποιήσαμε τη μέθοδο αυτή για να διερευνήσουμε για πρώτη φορά τους υποδοχείς τύπου Toll".

Η μέθοδος βασίζεται στο γεγονός ότι τα (ανοσοποιητικά) κύτταρα συνήθως αλλάζουν το σχήμα τους όταν έρχονται σε επαφή με ένα μόριο σηματοδότησης. Αυτό τα προετοιμάζει, για παράδειγμα, να "καταπιούν" ένα βακτήριο ή να μεταναστεύσουν σε άρρωστο ιστό.

Σύμφωνα με τους Γερμανούς ειδικούς, αυτή η αλλαγή σχήματος μπορεί να απεικονιστεί πολύ εύκολα. Για να γίνει αυτό, τα κύτταρα με υποδοχείς τύπου Toll τοποθετούνται σε μια ειδικά επικαλυμμένη διαφανή πλάκα και ακτινοβολούνται από κάτω με μια ευρυζωνική πηγή φωτός.

Όπου το φως προσπίπτει στην επίστρωση, ορισμένα μήκη κύματος του φάσματος του φωτός ανακλώνται πίσω. Το ποια μήκη κύματος ανακλώνται εξαρτάται από τις διεργασίες και τις αλλαγές στο κύτταρο.

"Καταφέραμε να δείξουμε ότι αυτές οι αλλαγές στα ανακλώμενα μήκη κύματος αρχίζουν μόλις λίγα λεπτά μετά την προσθήκη του μορίου σηματοδότησης", δήλωσε η συνάδελφος του Weindl, Janine Holze. "Αντιμετωπίσαμε επίσης κύτταρα με λιποπολυσακχαρίτες από E. coli (βακτήρια Escherichia) και από Salmonella.

Και τα δύο συστατικά του κυτταρικού τοιχώματος διεγείρουν τον ίδιο υποδοχέα τύπου Toll. Παρ' όλα αυτά, το ανακλώμενο φάσμα άλλαξε με διαφορετικό τρόπο μετά τη χορήγηση του LPS του E. coli απ' ό,τι μετά τη χορήγηση του αντίστοιχου της Salmonella".

Αυτό υποδηλώνει ότι ένας και ο αυτός υποδοχέας ενεργοποιείται από διαφορετικά μόρια με διαφορετικούς τρόπους και στη συνέχεια πυροδοτεί συγκεκριμένες αποκρίσεις ανάλογα με το σήμα.

"Η μέθοδος καθιστά επομένως δυνατή τη διαλεύκανση της λειτουργίας των υποδοχέων με πολύ πιο διαφοροποιημένο τρόπο από ό,τι προηγουμένως", τόνισε ο Weindl.

"Απλοποιεί επίσης την αναζήτηση πιθανών φαρμάκων με πολύ συγκεκριμένο προφίλ δράσης'. Θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν, για παράδειγμα, για την ενίσχυση της ανοσολογικής απόκρισης, ώστε οι αμυντικές δυνάμεις του οργανισμού να καταπολεμήσουν τα καρκινικά κύτταρα πιο αποτελεσματικά από ό,τι πριν.

Στην περίπτωση ασθενειών όπως ο διαβήτης ή οι ρευματισμοί, από την άλλη, η αναζήτηση αφορά περισσότερο τρόπους για την εξασθένιση μιας υπερβολικής ανοσολογικής απόκρισης (φλεγμονή), διότι διαφορετικά θα καταστρέφονταν υγιείς ιστοί.