29. 4. 2015/Vědci z Přírodovědecké fakulty JU zjistili, že imunitní systém používá adenosin jako sobecký signál

Vědci z Laboratoře modelování lidských onemocnění v octomilkách Přírodovědecké fakulty Jihočeské univerzity pod vedením Tomáše Doležala slaví úspěch. Týmu vědců se podařilo objevit signál (adenosin), který zajišťuje přesun energie imunitním buňkám od zbytku organismu během infekce, což je zásadní pro efektivní imunitní reakci, která je energeticky náročná. O přesmyku energie během imunitní reakce se dlouho vědělo, ale nebyl znám molekulární mechanismus, který tento proces reguluje. Zmíněná práce vědců také přináší první experimentální podporu novému konceptu takzvaného sobeckého imunitního systému. Objev českobudějovických vědců zaujal i prestižní odborný časopis PLoS Biology, který o něm informuje ve svém posledním vydání.

Imunitní reakce vyžaduje zvýšený přísun energie a živin do aktivovaných imunitních buněk. Imunitní buňky mění svůj metabolismus tak, aby byly schopny rychleji tvořit nové biomolekuly. Tomu se říká Warburg efekt, který byl popsán původně u rakovinných buněk, ale ukazuje se být důležitý pro jakékoliv rychle se dělící buňky a také pro aktivované imunitní buňky. Imunitní buňky proto potřebují zvýšený příjem energie a živin, zejména ve formě glukózy. Aby se buňky ke zmíněné energii dostaly, dochází v organismu ke globálnímu metabolickému přesmyku, kdy organismus potřebuje snížit příjem energie neimunitních tkání a ušetřit tak energii pro imunitní buňky. O existenci tohoto procesu vědci věděli již dávno, ale nevědělo se, jakým způsobem se takto děje, co globální metabolický přesmyk reguluje.

„Z naší předchozí práce s octomilkou jsme věděli, že mimobuněčný adenosin reguluje energii a že k jeho regulaci dochází při imunitní reakci. Proto jsme se rozhodli prozkoumat, zda právě mimobuněčný adenosin nekontroluje energii právě při imunitních reakcích. K tomu jsme použili model infekce larviček octomilky parazitickou vosičkou, přesněji parazitoidem Leptopilina boulardi, což je v podstatě takový hmyzí vetřelec,“ uvedl vedoucí laboratoře Tomáš Doležal.

Larvička octomilky se napadení vetřelcem brání tím, že rychle namnoží speciální imunitní buňky, tzv. lamelocyty, které dokážou obalit vajíčko vetřelce a zničit ho. Když ale není larvička dost rychlá, tak se z vajíčka vylíhne larva vetřelce - vosičky a sežere vnitřek kukly octomilky. Proto musí larvička octomilky investovat dostatek energie do imunitní reakce, to znamená do rychlého namnožení lamelocytů. Tuto energii sebere vyvíjejícím se tkáním, proto se při infekci zpomalí vývoj a larvička se zakuklí později než normálně.

„Když jsme tohle zjistili, uvědomili jsme si, že máme skvělý model pro zkoumání právě těch globálních regulací metabolismu při imunitních reakcích. Nakonec se nám podařilo prokázat, že imunitní buňky po své aktivaci produkují adenosin, který vyplaví do hemolymfy a signalizace adenosinem utlumí ostatní tkáně, které zpomalí příjem glukózy a tím se také zpomalí jejich vývoj. Když jsme geneticky zablokovali vyplavení adenosinu z imunitních buněk nebo jsme vypnuli adenosinovou signalizaci, tak k tomuto globálnímu přesmyku metabolismu nedošlo, larvička se vyvíjela normální rychlostí, ale tím nedala imunitním buňkám dost energie a skoro vždy svůj boj s vetřelcem prohrála,“ upřesnil Doležal.

Na základě těchto pokusů se vědcům podařilo odhalit molekulární mechanismus, který k tomuto přesmyku vede. Jedná se o vyplavení adenosinu z imunitních buněk a jeho signalizace zbytku organismu. Tyto výsledky podporují nový pohled na fungování imunitního systému, teoretický koncept “sobeckého imunitního systému”, který sestavil Dr. Reiner Straub z univerzitní nemocnice v Regensburgu. Tento teoretický koncept bohužel není vůbec jednoduché experimentálně ověřit, zejména u složitých organismů jako je člověk nebo alespoň myš jako modelový organismus. Výsledky týmu Tomáše Doležala do tohoto konceptu dobře zapadají a ukazují na jeden z možných molekulárních mechanismů, které se na sobeckosti imunitního systému podílejí. Adenosin imunitním buňkám v době stresu slouží jako sobecký signál, kterým utlumují zbytek organismu.

„V případě akutního ohrožení vetřelcem je ovšem sobeckost na místě, bez ní organismus boj prohrává, čili zde je potřeba sobeckost vnímat v pozitivním světle,“ doplnil Adam Bajgar, spoluautor zmíněného článku v PLoS Biology.

Laboratoř modelování lidských onemocnění v octomilkách Přírodovědecké fakulty Jihočeské univerzity využívá mušku octomilku (Drosophila melanogaster) jako model pro lidská onemocnění již dlouho. Většina genů spojovaných s lidskými onemocněními má své protějšky v genomu octomilky, a protože octomilka je výrazně jednodušší organismus a dá se snadno geneticky upravovat, může v některých případech sloužit jako velmi výhodný genetický model pro zkoumání biomedicínsky zajímavých problémů, například rakoviny a také role mimobuněčného adenozinu, který je spojován s mnohými lidskými patologiemi.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

PLoS Biology http://journals.plos.org/plosbiology/ patří mezi prestižní odborné časopisy, který reflektuje aktuálně zajímavá témata napříč celou biologií. K článku budějovických biologů v daném čísle vyjde i tzv. primer - komentář psaný jiným vědcem, který dává článek do širších souvislostí. V každém čísle takto okomentují maximálně 1 až 2 články.

 

Kontakt: 
Mgr. Tomáš Doležal, Ph.D.
E-mail: tomas.dolezal@prf.jcu.cz
Tel.: 387 772 229
Mobil: 774 668 355

 

MENU

Naše fakulty

Více o našich fakultách