Доказана роль глутатиона в регуляции иммунитета

Антиоксидантный глутатион, синтезируемый Т-лимфоцитами, является ключевым переключателем энергетического обмена.

127
просм.
Лампочка в руках
Лампочка в руках

Ученые Люксембургского института здоровья обнаружили неизвестный до сих пор молекулярный механизм, посредством которого иммунная система человека активирует свои Т-лимфоциты — особый тип белых кровяных клеток крови, эффективно отражающий патогены, если ген, известный как Gclc, экспрессируется в них.

Ген Gclc кодирует белок, способный продуцировать вещество, называемое глутатион — молекулу, которая ранее была известна только в качестве участника процесса удаления вредных отходов метаболизма, таких как реактивные виды кислорода и свободные радикалы. Команда во главе с профессором Dirk Brenner обнаружила, что глутатион также стимулирует энергетический обмен Т-клеток: при контакте с патогенами Т-лимфоциты могут расти, делиться и бороться с вирусами.

Таким образом, можно утверждать, что глутатион является важным молекулярным переключателем для иммунной системы. Это открытие предлагает перспективы для разработки новых терапевтических стратегий с упором на онкологию и аутоиммунные заболевания.

Результаты исследования были опубликованы 19.04.17 в журнале Immunity.

Наше тело должно поддерживать нашу иммунную систему в сбалансированном равновесии. Если врожденный иммунитет организма чрезмерно активен, то он может начать атаковать здоровые клетки тела, что, собственно, и происходит при аутоиммунных заболеваниях, таких как рассеянный склероз или ревматоидный артрит. Однако если иммунная система слишком слабая, инфекции могут не встретить на своем пути какой-либо преграды, что приведет к усугублению заболевания. Либо же, клетки тела смогут бесконтрольно множиться и расти, чтобы впоследствии сформировать опухоли.

Dirk Brenner, профессор Люксембургского института здоровья

Иммунные клетки, такие как Т-лимфоциты, как правило, находятся в состоянии спящего режима, при этом их потребление энергии снижается до минимума. Если патогены или их части пристыковываются к внешней оболочке Т-клеток, тогда лимфоциты просыпаются и усиливают метаболизм вредных веществ. Этот процесс всегда создает большее количество метаболических отходов, включая активные формы кислорода и свободные радикалы, которые могут быть токсичными для здоровых клеток организма. Когда концентрация этих окислителей увеличивается, Т-лимфоциты должны вырабатывать больше антиоксидантов, чтобы предотвратить отравление организма.

Ни одна из исследовательских групп ранее не изучала механизм действия антиоксидантов в Т-клетках.

Акцентировав свое внимание на этом механизме, команда профессора Dirk Brenner обнаружила, что антиоксидантный глутатион, продуцируемый Т-клетками, служит не только сборщиком мусора для удаления активных форм кислорода и свободных радикалов, но и ключевым переключателем энергетического метаболизма, который контролирует иммунный ответ, и, таким образом, имеет большое значение для различных заболеваний.

Эти удивительные результаты являются основой для целенаправленного вмешательства в метаболизм иммунных клеток и для разработки нового поколения лекарств.

Для своих исследований ученые использовали генетически модифицированных мышей, у которых Т-лимфоциты были удалены геном Gclc, и поэтому эти клетки не могли продуцировать глутатион.

Ученые обнаружили у этих мышей нарушение вирусного контроля. У мышей с отсутствующим геном Gclc развился иммунодефицит. Это также означало, что у этих животных не могло развиться любое аутоиммунное заболевание, включая, например, рассеянный склероз.

Дальнейшие тесты, проведенные командой профессора Dirk Brenner, раскрыли причину этого.

Мыши не могут продуцировать глутатион в своих Т-клетках, и поэтому ряд других сигнальных событий, которые непосредственно усиливают обмен веществ и увеличивают потребление энергии, демонстрируют свою нехватку. В результате, без глутатиона, Т-клетки не становятся полностью функциональными; они остаются в состоянии спячки и не продуцируют аутоиммунный саморазрушительный ответ.

Dirk Brenner, профессор Люксембургского института здоровья

Профессор Karsten Hiller из Технологического университета Брауншвейга, который сотрудничал с люксембургскими учеными, добавляет:

Интригующе видеть, что клеточный метаболизм и иммунная активация настолько тесно переплетены и что для достижения правильной функции очень важно правильное их взаимодействие.

Karsten Hiller, профессор Технологического университета Брауншвейга

Профессор Dirk Brenner видит свои эксперименты с Т-лимфоцитами в качестве основы к более глубокому исследованию энергетического баланса иммунных клеток в целом. Например, множество различных аутоиммунных заболеваний связаны с нарушением функций в различных подгруппах Т-клеток.

Если мы поймем различия в молекулярных механизмах стимуляции их метаболизма при защитных или аутоиммунных ответах, то мы сможем найти ключи к возможным атакам для терапевтических агентов, регулирующих иммунный ответ.

Dirk Brenner, профессор Люксембургского института здоровья

Dirk Brenner проводит параллель своего исследования с изучением онкологии. В этом контексте также важно знать, почему иммунные клетки, которые на самом деле должны бороться с раковыми клетками, падают до низкого метаболического состояния, а в некоторых случаях даже активно подавляют иммунный ответ против опухоли. Меры, направленные на противодействие агрессивному метаболизму, могут повысить эффективность работы иммунных клеток и более эффективно бороться с раковыми заболеваниями.

В последующих проектах, исследователи планируют получить новые показания для потенциальных целей терапевтических вмешательств. Группы ученых из Люксембурга и Брауншвейга в настоящее время подают заявку на финансирование новых исследований для совместного проекта, поддерживаемого Германским исследовательским фондом и Национальным исследовательским фондом Люксембурга.