Kiedy myślimy o układzie odpornościowym, zwykle kojarzymy go z walką z infekcjami. Jednak badanie opublikowane w czasopiśmie Science przez Fundację Champalimaud ujawnia zaskakującą nową rolę układu odpornościowego. W okresach niskiego poziomu energii — takich jak przerywany post czy wysiłek fizyczny — komórki odpornościowe przejmują kontrolę nad regulacją poziomu cukru we krwi, działając jako „listonosze” w dotychczas nieznanej trójstronnej rozmowie między układem nerwowym, odpornościowym i hormonalnym. Odkrycia te otwierają nowe perspektywy w leczeniu cukrzycy, otyłości i nowotworów.
Nowe spojrzenie na układ odpornościowy
„Przez dziesięciolecia immunologia koncentrowała się na odporności i infekcjach” — mówi Henrique Veiga-Fernandes, kierownik Laboratorium Immunofizjologii w Fundacji Champalimaud. „Zaczynamy jednak dostrzegać, że układ odpornościowy robi znacznie więcej”.
Glukoza, prosty cukier, jest podstawowym źródłem energii dla naszego mózgu i mięśni. Utrzymanie stabilnego poziomu cukru we krwi jest kluczowe dla przetrwania, zwłaszcza podczas postu lub długotrwałego wysiłku fizycznego, gdy zapotrzebowanie na energię jest wysokie, a spożycie pokarmu ograniczone.
Tradycyjnie regulację poziomu cukru we krwi przypisywano hormonom produkowanym przez trzustkę — insulinie i glukagonowi. Insulina obniża poziom glukozy we krwi, promując jej wychwyt przez komórki, podczas gdy glukagon podnosi poziom cukru, sygnalizując wątrobie uwalnianie glukozy z rezerw.
Zespół Veiga-Fernandesa podejrzewał, że to nie cała historia. „Na przykład wiemy, że niektóre komórki odpornościowe regulują wchłanianie tłuszczu z pożywienia, a ostatnio wykazaliśmy, że interakcje mózg–układ odpornościowy kontrolują metabolizm tłuszczu i otyłość. Zaczęliśmy się zastanawiać — czy układy nerwowy i odpornościowy mogą współpracować w regulacji innych kluczowych procesów, takich jak poziom cukru we krwi?”.
Odkrycie nowego obiegu
Aby zbadać tę hipotezę, naukowcy przeprowadzili eksperymenty na myszach. Wykorzystali genetycznie zmodyfikowane myszy pozbawione określonych komórek odpornościowych, aby obserwować wpływ na poziom cukru we krwi.
Odkryli, że myszy pozbawione typu komórek odpornościowych zwanych ILC2 nie mogły wytwarzać wystarczających ilości glukagonu — hormonu podnoszącego poziom cukru — co prowadziło do nadmiernego spadku poziomu glukozy. „Kiedy przeszczepiliśmy ILC2 tym myszom, ich poziom cukru wrócił do normy, co potwierdziło rolę tych komórek odpornościowych w stabilizacji glukozy w okresach niedoboru energii” — wyjaśnia Veiga-Fernandes.
Jednak pozostawało pytanie: jak dokładnie działa ten proces? Odpowiedź była zaskakująca.
„Początkowo sądziliśmy, że wszystko dzieje się w wątrobie, bo to tam glukagon działa” — wspomina Veiga-Fernandes. „Jednak nasze dane wskazywały, że kluczowe wydarzenia mają miejsce między jelitami a trzustką”.
Migracja komórek odpornościowych
Za pomocą zaawansowanych metod znakowania komórek zespół oznaczył ILC2 w jelicie markerami fluorescencyjnymi. Po okresie postu odkryli, że komórki te migrowały do trzustki. „Jednym z największych zaskoczeń było odkrycie, że układ odpornościowy stymuluje produkcję glukagonu, wysyłając komórki odpornościowe na wędrówkę między organami”.
W trzustce te komórki odpornościowe uwalniają cytokiny — chemiczne przekaźniki — które instruują komórki trzustkowe do produkcji glukagonu. Z kolei wzrost poziomu glukagonu sygnalizuje wątrobie uwalnianie glukozy. „Kiedy zablokowaliśmy te cytokiny, poziom glukagonu spadł, co dowodzi, że są one niezbędne do utrzymania poziomu cukru we krwi”.
Ta migracja jest sterowana przez układ nerwowy. W trakcie postu neurony w jelitach wysyłają sygnały chemiczne do komórek odpornościowych, informując je, aby opuściły jelita i przemieściły się do trzustki.
Znaczenie dla postu i ćwiczeń fizycznych
„To pierwsze dowody na istnienie złożonego obiegu neuroimmunohormonalnego” — podkreśla Veiga-Fernandes. „Pokazują, jak układy nerwowy, odpornościowy i hormonalny współpracują, aby umożliwić jedną z najważniejszych funkcji organizmu — produkcję glukozy w okresach niedoboru energii”.
Według badaczy mechanizm ten mógł wykształcić się jako ewolucyjna adaptacja do trudnych warunków przetrwania, kiedy dostęp do żywności był ograniczony. Zrozumienie tej interakcji może przyczynić się do poprawy zdrowia metabolicznego, szczególnie w kontekście cukrzycy i otyłości.
Zastosowania w medycynie
Odkrycia te mogą mieć szerokie zastosowanie w leczeniu nowotworów, cukrzycy i innych chorób. „Równowaga cukru we krwi jest kluczowa, nie tylko w zapobieganiu otyłości, ale również w walce z globalną epidemią cukrzycy” — mówi Veiga-Fernandes. „Celowanie w te ścieżki neuroimmunologiczne może otworzyć nowe podejścia do profilaktyki i terapii”.
„Chcemy zrozumieć, jak ta komunikacja między organami działa — lub nie działa — u osób z nowotworami, przewlekłym stanem zapalnym czy otyłością. Ostatecznym celem jest wykorzystanie tych wyników do poprawy terapii zaburzeń hormonalnych i metabolicznych” — podsumowuje.
Źródło: Science
DOI: 10.1126/science.adi3624
