یک سوئیچ تغذیه ای برای کنترل خود ایمنی و سرطان

8 مه 2020 - دانشمندان دپارتمان عفونت و ایمنی در انستیتوی بهداشت لوکزامبورگ (LIH) مکانیسم جدیدی را کشف کردند که از طریق آن سیستم ایمنی بدن می تواند خود ایمنی و سرطان را کنترل کند.

در این تحقیق، سلولهایT تنظیم کننده که نوع خاصی از گلبولهای سفید هستند، و بطور کلی به عنوان ترمز سیستم ایمنی بدن عمل می کنند، در کانون توجه پژوهشگران، قرار گرفتند.

تیم تحقیقاتی LIH به سرپرستی پروفسور Dirk Brenner، فلو FNR ATTRACT[1] و رئیس ایمونولوژی آزمایشگاهی و مولکولی، مکانیسمی را کشف کردند که عملکرد سلولهای T تنظیم کننده را در کنترل و تعادل بین خود ایمنی و فعالیت ضد سرطانی سیستم ایمنی تعیین می کند.

علاوه بر این در یک مدل بالینی، دانشمندان نشان دادند که روشن شدن مکانیسم متابولیکی یک بیماری می تواند منجر به کاهش بیماری از طریق طراحی منطقی و دقیق یک رژیم غذایی شود که به طور خاص از این تغییرات متابولیکی جلوگیری می کند. این اطلاعات، جهت جدیدی را برای درمان بیماریهای متابولیک در آینده تعیین کرد.

این یافته ها، که امروز در ژورنال بین المللی Cell Metabolism منتشر شده است، پیامهای مهمی برای توسعه ی گزینه های درمانی فردگرایانه و اختصاصی برای اختلالات خود ایمنی و سرطان دارد.

سیستم ایمنی بدن، برای عملکرد سالم بدن ما مورد نیاز است و از ما در برابر انواع عفونت ها محافظت می کند. از این نقطه نظر خصوصاً سلولهای T و به ویژه سلولهایT تنظیم کننده[2] اهمیت زیادی دارند. اگرچه اینها تنها بخش کوچکی از تمامی سلولهایT ر ا تشکیل می دهند، اما برای کنترل سیستم ایمنی بدن ما بسیار مهم هستند.

اگر سلولهایT تنظیم کننده کارآمد نباشند، سیستم ایمنی بدن از کنترل خارج می شود و علیه خود بدن وارد فعالیت می شود. این وضعیت می تواند به بیماری های خود ایمنی زیان باری مانند مولتیپل اسکلروزیس، دیابت نوع یک یا آرتروز منجر شود. با این حال، یک سیستم ایمنی بسیار واکنش پذیر می تواند سلول های سرطانی را بطور بسیار کارآمدی از بین ببرد. این امر منجر به ابداع "مهارکننده های ایستگاه بازرسی" شد، که داروهای خاصی هستند که باعث حمله ی عنان گسیخته ی سیستم ایمنی به سلول های سرطانی می شوند که در سال 2018 برنده ی جایزه نوبل پزشکی شدند.

دانشمندان لوکزامبورگ بر این زاویه تمرکز کرده و مکانیسم جدیدی را کشف کردند که با استفاده از آن می توان تعادل بین یک واکنش ایمنی شدید یا ضعیف را با تغییر متابولیسم سلولT تنظیم کننده، کنترل کرد.

در ابتدا، محققان بر چگونگی مقابله ی سلول هایT تنظیم کننده با استرس تمرکز کردند. استرس سلولی می تواند از خود سلولها سرچشمه بگیرد، به عنوان مثال وقتی این سلولها فعال شده و تقسیم می شوند، اما همچنین می تواند از محیط آنها بخصوص سلولهای توموری مجاور نیز ناشی شود. رادیکال های آزاد موسوم به گونه های اکسیژن فعال(ROS)  واسطه های مولکولی برای استرس سلولی هستند.

نویسنده ی اول این مقاله، Henry Kurniawan دانشجوی دکترای آزمایشگاه پرفسور برنر، گفت: گونه های اکسیژن فعال برای سلولها مضر هستند و بنابراین باید غیرفعال شوند. رادیکالهای آزاد اکسیژن توسط آنتی اکسیدان ها خنثی می شوند و آنتی اکسیدان اصلی برای سلول هایT ، مولکولی به نام گلوتاتیون است. هنگامیکه متوجه شدیم که میزان گلوتاتیون در سلولهای T تنظیم کننده تقریباً سه برابر بیشتر از سایر سلولهای T است، غافلگیر شدیم.

دانشمندان با استفاده از یک روش ژنتیکی پیشرفته، ژنی به نام "گلوتامات سیستئین لیگاز" (Gclc) را تنها در تعداد کمی از سلولهای T تنظیم کنندهدر موشها حذف کردند. ژن Gclc برای تولید گلوتاتیون ضروری است.

تیم پروفسور برنر دریافتند که رادیکالهای آزاد در این سلولهای تنظیمی که فاقد ژن Gclc هستند، تجمع می یابند و این سلولها توانایی خود را به عنوان ترمز در سیستم ایمنی بدن از دست می دهند که این وضعیت به طرز حیرت انگیزی، منجر به فعال شدن گسترده ی سیستم ایمنی و یک بیماری خود ایمنی کشنده گردید.

این تیم همچنین دریافتند که عدم وجود گلوتاتیون در سلولهای T تنظیم کننده باعث افزایش متابولیسم سرین به صورت انبوه می شود. سرین یکی از 22 اسید آمینه مختلف است که بلوک های ساختاری پروتئین ها را تشکیل می دهد و به نوبه خود برای ساختار و عملکرد سلول ها مهم است.

پیش از این، هیچ گروه تحقیقاتی ارتباط بین گلوتاتیون، رادیکالهای آزاد، سرین و عملکرد سلولهای T تنظیم کننده را مطالعه نکرده بود. تیم پروفسور برنر، تغییرات متابولیکی را که منجر به بیماری خود ایمنی در موشهای جهش یافته شد، مشخص کردند.

آنها بر اساس یافته های خود، یک برنامه غذایی خاص را با هدف اصلاح این تغییرات متابولیکی مسبب بیماری، طراحی کردند. این برنامه غذایی طوری طراحی شد که فاقد اسید آمینه سرین و اسید آمینه ی نزدیک به آن یعنی گلیسین باشد.

هنری کورنیاوان گفت: جالب اینجاست که این رژیم غذایی دقیقا مهندسی شده، خود ایمنی شدید را سرکوب کرد و دیگر این بیماری خود ایمنی کشنده در موشهای جهش یافته، ایجاد نشد. وی ادامه داد: نکته مهم این است که مطالعه ما نشان می دهد عدم وجود تنها 2 نوع از 22 اسید آمینه می تواند یک بیماری خود ایمنی پیچیده را درمان کند.

پروفسور برنر توضیح داد: بنابراین، روشن شدن دقیق اساس متابولیکی و مولکولی یک بیماری، اصلاح این ناهنجاری های متابولیکی را از طریق طراحی یک رژیم غذایی خاص که دقیقاً با مکانیسم بیماری توصیف شده، سازگار باشد، امکان پذیر می کند. مطالعه ی ما ممکن است اولین قدم در جهت شخصی سازی درمان بیماریهای متابولیکی و خود ایمنی باشد.

او افزود: رابطه ی بین گلوتاتیون، رادیکال های آزاد و سرین می تواند به عنوان "سوئیچی" برای تعدیل فعال سازی سلول ایمنی بدن استفاده شود. فعالیت بالاتر سلولهای ایمنی برای بیماران سرطانی مفید است. ما از این ایده که این یافته ها برای تقویت واکنش های ضد توموری سیستم ایمنی نیز قابل استفاده است، تحت تأثیر قرار گرفتیم.

در حقیقت، محققان با آزمایشات بعدی نشان دادند كه سطح گلوتاتیون پایین در سلولهای T تنظیم كننده و در نتیجه افزایش فعال شدن سلولهای ایمنی منجر به رد قابل توجه تومور می شود كه ممكن است راههای درمانی جدیدی را برای درمان سرطان باز كند.

پروفسور مارکوس اولبرت، مدیر بخش عفونت و ایمنی در LIH، توضیح داد: این نتایج حیرت انگیز پتانسیل بسیار زیاد تنظیم ظریف متابولیسم را برای جلوگیری از خود ایمنی و هدف قرار دادن سرطان نشان می دهد.

وی نتیجه گیری کرد: انتشار این نتایج در چنین ژورنال بین المللی رقابتی و معتبری، یک موفقیت مهم نه تنها برای بخش و مؤسسه ما، بلکه برای کل جامعه تحقیقات بیومدیکال لوکزامبورگ است.

در پروژه های آینده، محققان از یافته های خود برای تشریح رویکردهای جدید برای مداخلات درمانی استفاده می کنند. از این نقطه نظر، دانشمندان قبلاً ثابت كرده اند كه مکانیسم كنترل بیماری مشخص شده ی آنها با مکانیسمی که در سلول های T تنظیم كننده انسانی اتفاق می افتد، نیز مرتبط است.

به دلیل اهمیت نتایج، این مقاله توسط Cell Metabolism، به عنوان مقاله ی روی جلد شماره ی ماه مه این ژورنال چاپ شد.

منبع:

Cell Metabolism. doi.org/10.1016/j.cmet.2020.03.004.

https://www.news-medical.net/news/20200508/The-nutritional-key-to-control-autoimmunity-and-cancer.aspx