Ερευνητές από το Charité – Universitätsmedizin Berlin, το Ινστιτούτο Υγείας του Βερολίνου (BIH) και το Γερμανικό Κέντρο Έρευνας DRFZ στο Βερολίνο, μπόρεσαν να ανακαλύψουν πώς το μικροβίωμα βοηθά στην ανταπόκριση του ανοσοποιητικού συστήματος ενάντια στα παθογόνα.

Σύμφωνα με την έκθεση των ερευνητών, η οποία έχει δημοσιευτεί στο Cell, στην περίπτωση που τα σήματα-πληροφορίες που προέρχονται από το μικροβίωμα, απουσιάζουν, δεν απελευθερώνονται οι σχετικοί μεσολαβητές, με αποτέλεσμα την αποτυχία ενεργοποίησης των μεταβολικών διεργασιών σε ορισμένα ανοσοκύτταρα και κάτ΄επέκτασιν την αποτυχία ανοσοαπόκρισης.

Ποιος είναι ο ρόλος του μικροβιώματος στην ανοσοαπόκριση του σώματος;

Τα παθογόνα, εισέρχονται στο σώμα από τους επιθηλιακούς ιστούς. Αυτοί οι ιστοί κατοικούνται από μια πολύπλοκη κοινότητα βακτηρίων, ιών, μυκήτων και παρασίτων, γνωστών ως «μικροβίωμα». Οι συνεχείς αλληλεπιδράσεις αυτών των οργανισμών, αναπτύσσουν ισχυρές οδούς σηματοδότησης, που προστατεύουν το σώμα.

Μια ομάδα ερευνητών με επικεφαλής τον καθηγητή Δρ. Andreas Diefenbach, Διευθυντή του Ινστιτούτου Μικροβιολογίας του Charité, για τις μολυσματικές ασθένειες και την ανοσολογία, προσπάθησαν να μελετήσουν το ρόλο του μικροβιώματος στην ανοσοαπόκριση του σώματος έναντι επιβλαβών παθογόνων και τις συνέπειες του στις οδούς σηματοδότησης.

Η παρουσία λοίμωξης, προκαλεί την ανοσολογική απόκριση του οργανισμού. Τα βασικά δενδριτικά κύτταρα (CDCs), παίζουν σημαντικό ρόλο σε αυτή τη διαδικασία. Τα εν λόγω κύτταρα, αποτελούν μέρος του έμφυτου ανοσοποιητικού συστήματος του σώματος και φέρουν μια σειρά υποδοχέων αναγνώρισης προτύπων, που τους επιτρέπουν να εντοπίζουν γρήγορα τα παθογόνα που εισβάλλουν στο σώμα.

Τα συγκεκριμένα κύτταρα, αρχικά απελευθερώνουν κυτοκίνες, σηματοδοτώντας πρωτεΐνες που προσελκύουν ανοσοκύτταρα στη θέση της μόλυνσης. Ταυτόχρονα, αυτά τα κύτταρα χρησιμοποιούν, φαγοκυττάρωση, διασπώντας τα παθογόνα που εισέβαλαν και στην συνέχεια παρουσιάζουν μεμονωμένα σωματίδια, ως αντιγόνα, στην κυτταρική τους επιφάνεια (αντιγονοπαρουσίαση – για αυτό ονομάζονται και αντιγονοπαρουσιαστικά κύτταρα). Αυτό, με τη σειρά του, οδηγεί στην ενεργοποίηση των Τ -κυττάρων, τα οποία αποτελούν μέρος του προσαρμοστικού ανοσοποιητικού συστήματος, γεγονός που οδηγεί σε στοχευμένη ανοσοαπόκριση. Αντιθέτως, όταν η ενεργοποίηση των Τ -κυττάρων προκαλείται από δενδριτικά κύτταρα που παρουσιάζουν ενδογενή αντιγόνα, οδηγεί σε ελαττωματική και ανεπιθύμητη ανοσοαπόκριση, με αποτέλεσμα τις αυτοάνοσες ασθένειες.

Η ομάδα των ερευνητών με επικεφαλής τον καθηγητή Diefenbach, διαπίστωσε ότι τα δενδριτικά κύτταρα είναι ανίκανα να προκαλέσουν ανοσοαποκρίσεις σε αποστειρωμένες καταστάσεις (δηλαδή, σε ποντίκια χωρίς μικροβίωμα). Οι ερευνητές κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι τα δενδριτικά κύτταρα πρέπει να λαμβάνουν πληροφορίες όταν βρίσκονται στη βασική τους κατάσταση (απουσία μόλυνσης) και ότι αυτές οι πληροφορίες πρέπει να προέρχονται από το μικροβίωμα. Αυτές οι πληροφορίες που προέρχονται από το μικροβίωμα, ωθούν τα δενδριτικά κύτταρα σε μελλοντική απόκριση έναντι παθογόνων.

«Θέλουμε να κατανοήσουμε τη φύση των συνεχών επιδράσεων του μικροβιώματος στη λειτουργία των δενδριτικών κυττάρων», ανέφερε ο καθηγητής Diefenbach. «Σε αυτή τη μελέτη, καταφέραμε να δείξουμε ότι στη βασική τους κατάσταση, αυτά τα εξειδικευμένα ανοσοκύτταρα, υπόκεινται στην αδιάλειπτη, ελεγχόμενη από μικροβίωμα, σηματοδότηση ιντερφερονών τύπου Ι (IFN-I)».

Οι ιντερφερόνες είναι κυτοκίνες, ειδικά μόρια σηματοδότησης, που είναι γνωστό ότι παίζουν ρόλο στην αντιϊκή δράση. «Μέχρι τώρα, πολύ λίγα γνωρίζαμε για το ρόλο των IFN-I στη βασική κατάσταση των κυττάρων. Τα δενδριτικά κύτταρα που δεν λαμβάνουν το σήμα IFN-I στη βασική τους κατάσταση, δεν μπορούν να εκπληρώσουν τις φυσιολογικές λειτουργίες που πρέπει να εκτελούν, ως μέρος της καταπολέμησης του παθογόνου οργανισμού» εξηγεί ο μικροβιολόγος. Τα αποτελέσματα της μελέτης δείχνουν ότι το μικροβίωμα ελέγχει την ικανότητα του ανοσοποιητικού συστήματος. Ασκεί αυτόν τον έλεγχο φέρνοντας το ανοσοποιητικό σύστημα σε κατάσταση «ετοιμότητας» για να επιταχύνει την απόκριση του στα παθογόνα.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν διάφορα ζωικά μοντέλα, για να έχουν σαφή εικόνα σχετικά με τον τρόπο με τον οποίο, τα ελεγχόμενα από το μικροβίωμα IFN-I, πυροδοτούν τα δενδριτικά κύτταρα στη βασική τους κατάσταση για μελλοντική ανταπόκριση. Χρησιμοποιώντας την τεχνολογία προσδιορισμού αλληλουχίας, οι ερευνητές μπόρεσαν να συγκρίνουν τα επιγενώματα και τα μεταγραφώματα των δενδριτικών κύτταρων σε ζώα χωρίς μικροβίωμα με εκείνα των ζώων που αποτελούσαν την ομάδα ελέγχου και των ζώων που είχαν ανεπάρκεια σε υποδοχείς IFN-I. Οι ερευνητές ήθελαν να μάθουν τι συμβαίνει, σε μοριακό επίπεδο στα δενδριτικά κύτταρα, όταν δεν εκτίθενται πλέον σε IFN-I.

Περιγράφοντας τις παρατηρήσεις των ερευνητών, η πρώτη συγγραφέας της μελέτης, Laura Schaupp, ανέφερε: «Ελέγχοντας τα δενδριτικά κύτταρα των ζώων χωρίς μικροβίωμα και εκείνα χωρίς σηματοδότηση IFN-I, παρατηρήσαμε χαμηλά επίπεδα έκφρασης των γονιδίων που εμπλέκονται στη μιτοχονδριακή αναπνευστική αλυσίδα. Περαιτέρω αναλύσεις, μας έδειξαν ότι ο κυτταρικός μεταβολισμός των δενδριτικών κυττάρων στα ζώα χωρίς μικροβίωμα είναι δυσλειτουργικός, καθιστώντας τα ανίκανα να ξεκινήσουν μια ανοσοαπόκριση. Τα κύτταρα στερούνται το «καύσιμο» που απαιτείται για να ανταποκριθούν στα παθογόνα». Αυτό υποδηλώνει ότι το μικροβίωμα είναι ζωτικής σημασίας για τη λειτουργία των δενδριτικών κυττάρων. Φαίνεται ότι είναι απαραίτητο για την ικανότητα πρόκλησης αποτελεσματικής απόκρισης σε βακτηριακές ή ιογενείς λοιμώξεις».

Σημαντικότητα μελέτης

Τα ευρήματα αυτής της μελέτης, είναι πολύ σημαντικά για την ανάπτυξη νέων θεραπευτικών προσεγγίσεων, καθώς πολλές αυτοάνοσες ασθένειες, όπως ο συστηματικός ερυθηματώδης λύκος, προκαλούνται από την αυξημένη παραγωγή IFN-I.