Το GPS των κυττάρων του ανοσοποιητικού: διαμορφώνοντας τις δικές τους κατευθυντικές τροχιές

περίληψη: Οι ερευνητές έχουν σημειώσει σημαντική πρόοδο στην κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος κινούνται μέσα στο σώμα. Σε αντίθεση με τις προηγούμενες πεποιθήσεις, αυτά τα κύτταρα όχι μόνο ανταποκρίνονται σε σήματα κατεύθυνσης αλλά σχηματίζουν και τις δικές τους οδούς.

Η μελέτη παρέχει πληροφορίες για την ικανότητα των βλαστοκυττάρων να ρυθμίζουν τις συγκεντρώσεις χημειοκινών και να κατευθύνουν την κίνησή τους. Αυτή η γνώση μπορεί να βελτιώσει την ανοσολογική μας απόκριση στην καταπολέμηση ασθενειών.

Βασικά στοιχεία:

1. Τα δενδριτικά κύτταρα (DC) διαδραματίζουν κεντρικό ρόλο στην ανοσολογική απόκριση, ενεργώντας ως αγγελιοφόροι και σάρωση ιστών για εισβολείς.
2. Αντί να ακολουθούν απλώς τις χημικές διαβαθμίσεις, οι αναπτυσσόμενες χώρες προσαρμόζουν αυτές τις συγκεντρώσεις καταναλώνοντάς τις ενεργά, κάτι που βοηθά την κίνησή τους.
3. Η κινητικότητα και η απόκριση των DCs εξαρτάται όχι μόνο από μεμονωμένες αλληλεπιδράσεις, αλλά και από την πυκνότητα του κυτταρικού πληθυσμού.

πηγή: ISTA

Κατά την καταπολέμηση της ασθένειας, τα κύτταρα του ανοσοποιητικού μας πρέπει να φτάσουν γρήγορα στον στόχο τους. Ερευνητές στο Ινστιτούτο Επιστήμης και Τεχνολογίας της Αυστρίας (ISTA) ανακάλυψαν τώρα ότι τα ανοσοκύτταρα δημιουργούν ενεργά το δικό τους σύστημα καθοδήγησης για την πλοήγηση σε πολύπλοκα περιβάλλοντα. Αυτό αμφισβητεί προηγούμενες αντιλήψεις σχετικά με αυτά τα κινήματα.

Τα αποτελέσματα των ερευνητών δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Ανοσολογίακαι να προωθήσουμε τις γνώσεις μας για το ανοσοποιητικό σύστημα και να παρέχουμε πιθανές νέες προσεγγίσεις για τη βελτίωση της ανθρώπινης ανοσολογικής απόκρισης.

Ανοσολογικές απειλές όπως μικρόβια ή τοξίνες μπορεί να προκύψουν παντού μέσα στο ανθρώπινο σώμα. Ευτυχώς, το ανοσοποιητικό σύστημα – η προστατευτική μας ασπίδα – έχει τους δικούς του εξελιγμένους τρόπους αντιμετώπισης αυτών των απειλών.

Για παράδειγμα, μια κρίσιμη πτυχή της ανοσολογικής μας απόκρισης περιλαμβάνει τη συντονισμένη συλλογική κίνηση των ανοσοκυττάρων κατά τη διάρκεια της μόλυνσης και της φλεγμονής. Αλλά πώς ξέρουν τα κύτταρα του ανοσοποιητικού μας προς ποιον δρόμο να ακολουθήσουν;

Αυτή η ερώτηση απαντήθηκε από μια ομάδα επιστημόνων από την ομάδα Sixt και την ομάδα Hanizou στο Ινστιτούτο Επιστήμης και Τεχνολογίας της Αυστρίας (ISTA). Στη μελέτη τους, οι ερευνητές υπογραμμίζουν την ικανότητα των κυττάρων του ανοσοποιητικού να μεταναστεύουν συλλογικά σε πολύπλοκα περιβάλλοντα.

Βλαστοκύτταρα – αγγελιοφόροι

Τα δενδριτικά κύτταρα (DCs) είναι ένας από τους σημαντικότερους παράγοντες στην ανοσολογική μας απόκριση. Λειτουργεί ως αγγελιοφόρος μεταξύ της έμφυτης απόκρισης – της πρώτης αντίδρασης του σώματος σε έναν εισβολέα, και της προσαρμοστικής αντίδρασης – μιας καθυστερημένης αντίδρασης που στοχεύει πολύ συγκεκριμένα μικρόβια και δημιουργεί αναμνήσεις για την καταπολέμηση μελλοντικών λοιμώξεων. Όπως οι ντετέκτιβ, τα κέντρα δεδομένων σαρώνουν ιστό για χάκερ.

Μόλις εντοπίσουν τη μόλυνση, ενεργοποιούνται και μετακινούνται αμέσως στους λεμφαδένες, όπου παραδίδουν το σχέδιο μάχης και ξεκινούν τα επόμενα βήματα στην αλυσίδα.

Η μετακίνησή του προς τους λεμφαδένες κατευθύνεται από χημειοκίνες – μικρές πρωτεΐνες σηματοδότησης που απελευθερώνονται από τους λεμφαδένες – οι οποίες δημιουργούν μια κλίση.

Στο παρελθόν, τα δενδριτικά κύτταρα και άλλα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος πιστευόταν ότι αντιδρούσαν σε αυτήν την εξωτερική κλίση, κινούμενοι προς υψηλότερη συγκέντρωση. Ωστόσο, νέα έρευνα που διεξήχθη στο ISTA αμφισβητεί τώρα αυτήν την ιδέα.

Ένα μέλλον – δύο δουλειές

Οι επιστήμονες εξέτασαν πιο προσεκτικά τον υποδοχέα, ο οποίος είναι μια επιφανειακή δομή που βρίσκεται σε ενεργοποιημένα DCs που ονομάζεται «CCR7». Η κύρια λειτουργία του CCR7 είναι να δεσμεύεται σε ένα ειδικό μόριο για λεμφαδένες (CCL19), το οποίο πυροδοτεί τα επόμενα βήματα της ανοσολογικής απόκρισης.

«Βρήκαμε ότι το CCR7 όχι μόνο ανιχνεύει το CCL19, αλλά συμβάλλει επίσης ενεργά στη διαμόρφωση της κατανομής των συγκεντρώσεων χημειοκίνης», εξηγεί η Jona Alanko, πρώην μεταδιδακτορική ερευνήτρια από το εργαστήριο του Michael Sixt.

Χρησιμοποιώντας διαφορετικές πειραματικές τεχνικές, έδειξαν ότι όταν τα DC μεταναστεύουν, προσλαμβάνουν και εσωτερικεύουν χημειοκίνες μέσω του υποδοχέα CCR7, οδηγώντας σε τοπική μείωση των συγκεντρώσεων χημειοκινών.

Με λιγότερα μόρια σηματοδότησης γύρω, κινούνται σε υψηλότερες συγκεντρώσεις χημειοκίνης. Αυτή η διπλή λειτουργία επιτρέπει στα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος να παράγουν τα δικά τους σήματα καθοδήγησης για να ρυθμίζουν αποτελεσματικότερα τη συλλογική τους μετανάστευση.

Η κίνηση εξαρτάται από τον αριθμό των κυττάρων

Για να κατανοήσουν ποσοτικά αυτόν τον μηχανισμό σε πολυκύτταρο επίπεδο, ο Alancu και οι συνάδελφοί του συνεργάστηκαν με τους θεωρητικούς φυσικούς Eduard Hanisu και Mehmet Kan Ukar, που επίσης εδρεύουν στο ISTA. Χάρη στην εξειδίκευσή τους στην κίνηση και τη δυναμική των κυττάρων, δημιούργησαν προσομοιώσεις υπολογιστή που ήταν σε θέση να αναπαράγουν τα πειράματα του Alanko.

Μέσω αυτών των προσομοιώσεων, οι επιστήμονες προέβλεψαν ότι η κίνηση των βλαστοκυττάρων θα εξαρτηθεί όχι μόνο από τις μεμονωμένες αποκρίσεις τους στις χημειοκίνες αλλά και από την πυκνότητα του κυτταρικού πληθυσμού.

«Αυτή ήταν μια απλή αλλά μη τετριμμένη πρόβλεψη. «Όσο περισσότερα κύτταρα υπάρχουν, τόσο μεγαλύτερη είναι η κλίση που δημιουργούν, κάτι που πραγματικά αναδεικνύει τη συλλογική φύση αυτού του φαινομένου», λέει ο Can Ukar.

Επιπλέον, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα Τ κύτταρα – συγκεκριμένα κύτταρα του ανοσοποιητικού που καταστρέφουν τα επιβλαβή μικρόβια – εκμεταλλεύονται επίσης αυτή τη δυναμική αλληλεπίδραση για να ενισχύσουν την κατευθυντική τους κινητικότητα. Ο φυσικός συνεχίζει, «Είμαστε πρόθυμοι να μάθουμε περισσότερα για αυτή τη νέα αρχή αλληλεπίδρασης μεταξύ πληθυσμών κυττάρων με συνεχιζόμενα έργα».

Ενίσχυση της ανοσολογικής απόκρισης

Αυτές οι ανακαλύψεις είναι ένα βήμα προς μια νέα κατεύθυνση για το πώς τα κύτταρα κινούνται μέσα στο σώμα μας. Σε αντίθεση με ό,τι πιστευόταν προηγουμένως, τα κύτταρα του ανοσοποιητικού όχι μόνο ανταποκρίνονται στις χημειοκίνες, αλλά παίζουν επίσης ενεργό ρόλο στη διαμόρφωση του δικού τους περιβάλλοντος καταναλώνοντας αυτά τα χημικά σήματα. Αυτή η δυναμική ρύθμιση των σημάτων σηματοδότησης παρέχει μια κομψή στρατηγική για να κατευθύνει την κίνησή τους και την κίνηση άλλων κυττάρων του ανοσοποιητικού.

Αυτή η έρευνα έχει σημαντικές συνέπειες για την κατανόησή μας για το πώς οι ανοσολογικές αποκρίσεις ενορχηστρώνονται μέσα στο σώμα. Αποκαλύπτοντας αυτούς τους μηχανισμούς, οι επιστήμονες μπορούν να σχεδιάσουν νέες στρατηγικές για να ενισχύσουν τη στρατολόγηση ανοσοκυττάρων σε συγκεκριμένα σημεία, όπως καρκινικά κύτταρα ή περιοχές μόλυνσης.

Σχετικά με αυτές τις ειδήσεις έρευνας νευροεπιστήμης

συγγραφέας: Jonah Alanko
πηγή: ISTA
επικοινωνία: Jonah Alanco – ISTA
εικόνα: Η εικόνα πιστώθηκε στο Neuroscience News

Αρχική αναζήτηση: Κλειστή πρόσβαση.
“Το CCR7 δρα ως αισθητήρας και καταβόθρα για το CCL19 για να συντονίσει τη συλλογική μετανάστευση λευκοκυττάρωνΔημοσιεύτηκε από τον Jonah Alanko et al. Ανοσολογία

μια περίληψη

Το CCR7 δρα ως αισθητήρας και καταβόθρα για το CCL19 για να συντονίσει τη συλλογική μετανάστευση λευκοκυττάρων

Οι ανοσολογικές αποκρίσεις εξαρτώνται από την ταχεία και συντονισμένη μετανάστευση των λευκοκυττάρων. Ενώ είναι καλά τεκμηριωμένο ότι η μετανάστευση ενός κυττάρου συχνά καθοδηγείται από βαθμίδες χημικών ουσιών και άλλων χημικών ελκυστικών, παραμένει ελάχιστα κατανοητό πώς αυτές οι διαβαθμίσεις δημιουργούνται, διατηρούνται και τροποποιούνται.

Συνδυάζοντας πειραματικά δεδομένα και τη θεωρία της χημειοταξίας των λευκοκυττάρων που καθοδηγείται από τον υποδοχέα πρωτεΐνης G (GPCR) CCR7, δείξαμε ότι εκτός από το ρόλο του ως αισθητηριακού υποδοχέα που κατευθύνει τη μετανάστευση, το CCR7 λειτουργεί επίσης ως γεννήτρια και ρυθμιστής χημικών βαθμίδων. .

Κατά την έκθεση στον συνδέτη CCR7 CCL19, τα δενδριτικά κύτταρα (DCs) εσωτερικεύουν ενεργά τον υποδοχέα και τον συνδέτη ως μέρος της πρωτογενούς απόκρισης απευαισθητοποίησης GPCR.

Δείξαμε ότι η εσωτερίκευση του CCR7 δρα επίσης ως αποτελεσματική απορρόφηση του χημειοελκτικού, διαμορφώνοντας δυναμικά τη χωροχρονική κατανομή της χημειοκίνης.

Αυτός ο μηχανισμός οδηγεί πολύπλοκα μοτίβα μαζικής μετανάστευσης, επιτρέποντας στα DC να δημιουργήσουν ή να οξύνουν χημικές διαβαθμίσεις.

Δείχνουμε επίσης ότι αυτές οι κλίση που δημιουργούνται από μόνοι τους μπορούν να διατηρούν την υποδοχή DC σε μεγάλη εμβέλεια, να προσαρμόζουν τα μοτίβα συλλογικής μετανάστευσης στο μέγεθος και τη γεωμετρία του περιβάλλοντος και να παρέχουν ένα σήμα υποδοχής σε άλλες συνοδευτικές κυψέλες.

Ένας τέτοιος διπλός ρόλος για το CCR7 ως GPCR που ανιχνεύει και καταναλώνει τους δύο συνδέτες του θα μπορούσε να προσφέρει μια νέα μέθοδο για την κυτταρική αυτορρύθμιση.