Atunci când luptă împotriva bolilor, celulele noastre imune trebuie să ajungă rapid la ţintă. Cercetătorii au descoperit acum că celulele imune îşi generează în mod activ propriul sistem de ghidare pentru a naviga prin mediul complex al organismului uman. Noile descoperiri sporesc cunoştinţele despre sistemul de apărare al organismului, oferind noi abordări potenţiale pentru îmbunătăţirea răspunsului imunitar uman.
Cercetătorii de la Institutul de Ştiinţă şi Tehnologie din Austria (ISTA) au descoperit acum că celulele imune îşi generează în mod activ propriul sistem de ghidare pentru a migra colectiv prin mediile complexe din organismul uman.
Descoperirile cercetătorilor, publicate pe 1 septembrie, în revista Science Immunology, îmbunătăţesc cunoştinţele asupra sistemului imunitar şi ar putea oferi noi abordări pentru îmbunătăţirea răspunsului imunitar uman.
Ameninţările imunologice, cum ar fi germenii sau toxinele, pot apărea peste tot în interiorul corpului uman.
Din fericire, sistemul imunitar - propriul nostru scut de protecţie - are modalităţile sale complexe de a face faţă acestor ameninţări.
De exemplu, un aspect cheie al răspunsului imunitar implică mişcarea colectivă coordonată a celulelor imune în timpul infecţiei şi inflamaţiei.
Dar cum ştiu celulele imune încotro să se îndrepte?
Echipa de oameni de ştiinţă de la ISTA a abordat această întrebare într-un nou studiu.
Celulele dendritice - mesagerii
Celulele dendritice sunt unul dintre actorii cheie în răspunsul imunitar uman. Ele funcţionează ca un mesager între răspunsul înnăscut - prima reacţie a organismului la un invadator, şi răspunsul adaptativ - o reacţie întârziată care vizează germeni foarte specifici şi creează celulelor memorie pentru a lupta împotriva infecţiilor viitoare.
Ca nişte detectivi, aceste celule scanează ţesuturile în căutarea intruşilor. Odată ce localizează un focar de infecţie, ele sunt activate şi migrează imediat către ganglionii limfatici, unde predau planul de luptă şi iniţiază următoarele etape în cascadă.
Migrarea lor spre ganglionii limfatici este ghidată de chemokine - mici proteine de semnalizare eliberate de ganglionii limfatici - care stabilesc un gradient.
În trecut, se credea că celulele dendritice şi alte celule imune reacţionează la acest gradient extern, deplasându-se spre o concentraţie mai mare.
Dar noile cercetări efectuate la ISTA contestă acum această noţiune.
Un receptor cu două funcţii
Oamenii de ştiinţă au analizat îndeaproape un receptor - o structură de suprafaţă găsită pe celulelor dendritice activate numit CCR7.
Funcţia esenţială a CCR7 este de a se lega de o moleculă specifică ganglionilor limfatici (CCL19), care declanşează următoarele etape ale răspunsului imunitar.
„Am descoperit că CCR7 nu numai că detectează CCL19, dar contribuie în mod activ la modelarea distribuţiei concentraţiilor de chemokine", explică Jonna Alanko, cercetător postdoctorand.
Folosind diferite tehnici experimentale, echipa a demonstrat că, pe măsură ce aceste celule dendritice migrează, absorb şi internalizează chemokine prin intermediul receptorului CCR7, ceea ce duce la o diminuare locală a concentraţiei de chemokine.
Având mai puţine molecule de semnalizare în jur, acestea se deplasează mai departe, în concentraţii mai mari de chemokine.
Această funcţie dublă permite celulelor imune să îşi genereze propriile indicii de ghidare pentru a-şi orchestra mai eficient migraţia colectivă.
Mişcarea depinde de populaţia de celule
Pentru a înţelege cantitativ acest mecanism la scară multicelulară, echipa a colaborat cu fizicienii Edouard Hannezo şi Mehmet Can Ucar, de la ISTA.
Cu expertiza lor în mişcarea şi dinamica celulelor, aceştia au stabilit simulări pe calculator care au reuşit să reproducă experimentele lui Alanko.
Cu ajutorul acestor simulări, oamenii de ştiinţă au prezis că mişcarea celulelor dendritice nu depinde doar de răspunsurile individuale ale acestora la chemokine, ci şi de densitatea populaţiei de celule.
„Aceasta a fost o predicţie simplă, dar nu trivială; cu cât sunt mai multe celule, cu atât gradientul pe care îl generează este mai puternic - subliniază cu adevărat natura colectivă a acestui fenomen!", spune Can Ucar.
În plus, cercetătorii au descoperit că celulele T - celule imune specifice care distrug germenii dăunători - beneficiază, de asemenea, de această interacţiune dinamică pentru a-şi spori propria mişcare direcţională.
„Suntem nerăbdători să aflăm mai multe despre acest principiu nou de interacţiune între populaţiile de celule cu ajutorul proiectelor în curs de desfăşurare", continuă fizicianul.
Îmbunătăţirea răspunsului imunitar
Descoperirile reprezintă un pas într-o nouă direcţie în ceea ce priveşte modul în care celulele se deplasează în interiorul corpului uman.
În contradicţie cu ceea ce se credea până acum, celulele imune nu numai că răspund la chemokine, dar joacă, de asemenea, un rol activ în modelarea propriului lor mediu prin consumul acestor semnale chimice.
Această reglare dinamică a semnalelor de semnalizare oferă o strategie pentru ghidarea propriei mişcări celulare şi pe cea a altor celule imune.
Această cercetare are implicaţii semnificative pentru înţelegerea modului în care sunt coordonate răspunsurile imune în interiorul organismului.
Prin descoperirea acestor mecanisme, oamenii de ştiinţă ar putea concepe noi strategii pentru a spori recrutarea celulelor imune în anumite locuri din organism, cum ar fi celulele tumorale sau zonele de infecţie.
