萬物將在春天復蘇,但不幸的是,許多人的過敏反應也將在春季到來時被“喚醒”。雖然導致過敏的因素有很多,包括與粉塵、微生物等外來物有關(guān),但也許還有一些過敏性疾病(自身免疫性疾?。┡c溫度有關(guān),或者說,與機體的能量分配有關(guān)。

在進化生物學領(lǐng)域,“生命史理論”是眾多理論的代表之一,該理論于上世紀50年代首次提出,強調(diào)了所有生物體都會面臨一個根本性的挑戰(zhàn),即在有限的資源中做出權(quán)衡,來使自己的利益在當前最大化。例如,當環(huán)境有利時,機體使用的資源都將被用于生存和繁殖;而當環(huán)境惡劣時,資源被轉(zhuǎn)移用作“維護”策略,如節(jié)約能量以抵御惡略環(huán)境的侵襲。

在自身免疫中,機體會產(chǎn)生耗能巨大的促炎性免疫反應。這種高能量需求的過程可能存在相互競爭,因此,一個任務的優(yōu)先級可能是能量權(quán)衡的結(jié)果。這一概念對自身免疫疾病會特別有意義,因為在這種情況下,額外的能量消耗策略可能會導致較溫和的免疫反應和疾病結(jié)果。

因此,研究人員假設,當免疫系統(tǒng)出現(xiàn)問題時,我們也許可以轉(zhuǎn)移機體能量消耗的方式來治療疾病。

近日,發(fā)表在Cell Metabolism上的一篇封面研究中,來自瑞士日內(nèi)瓦大學領(lǐng)導的研究團隊將這一假設引入到特定的醫(yī)學領(lǐng)域——自身免疫性疾病。

通過研究多發(fā)性硬化癥小鼠模型,研究人員揭示了暴露于低溫環(huán)境中如何促使機體將免疫系統(tǒng)的資源用于維持體溫并改善疾病癥狀的事實。該研究結(jié)果為能量分配的基本生物學概念鋪平了道路。

“凍死”免疫細胞,或可以拯救自身免疫性疾病-肽度TIMEDOO

研究成果(來源:Cell Metabolism

我們身體抵御惡劣環(huán)境的防御機制能量消耗巨大,當其中幾個機制被激活時,可能會受到能量權(quán)衡的限制。因此,機體可能必須根據(jù)其生存價值,將資源分配到不同的防御機制中。

當免疫系統(tǒng)攻擊自身器官時,就會引發(fā)自身免疫疾病。例如,1型糖尿病和多發(fā)性硬化癥。多發(fā)硬性化癥(MS)是中樞神經(jīng)系統(tǒng)(包括大腦和脊髓)最常見的自身免疫疾病。該病的特點是髓鞘的破壞,髓鞘是神經(jīng)細胞的保護性絕緣層,對電信號的正確和快速傳輸非常重要。因此,它的破壞導致了神經(jīng)系統(tǒng)的殘疾,甚至癱瘓。

為了驗證這個假設,研究人員將患有實驗性自身免疫性腦脊髓炎(人多發(fā)性硬化癥)的小鼠模型置于一個相對較冷的環(huán)境中(大約10°C),并在之前已經(jīng)經(jīng)過一段逐漸降低環(huán)境溫度的適應期。

幾天過后,他們觀察到動物疾病的臨床嚴重程度以及在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的脫髓鞘程度均有明顯改善。此外,它們運動障礙的癥狀顯著減少,從不能用后肢行走變成了只有尾部輕微癱瘓。

讓我們來看看這是為什么。

眾所周知,免疫反應的基礎是抗原呈遞單核細胞指示T細胞如何識別必須對抗的“非自我”物質(zhì)的能力。然而,在自身免疫疾病中,“自我”的抗原與“非自我”的抗原被混淆。

研究人員發(fā)現(xiàn),暴露于低溫環(huán)境通過降低單核細胞的抗原呈遞能力來調(diào)節(jié)炎癥單核細胞的活性,從而使T細胞活性降低。低溫迫使機體增加代謝來維持體溫,在這一過程中“奪走”了部分免疫系統(tǒng)資源,從而導致引起有害反應的免疫細胞減少,使疾病癥狀得以改善

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冷暴露影響骨髓中的單核細胞(來源:Cell Metabolism
這項研究也表明了長期以來單核細胞在自身免疫T細胞啟動過程中的作用被低估
該研究通訊作者、日內(nèi)瓦大學醫(yī)學院細胞生理學和代謝系及糖尿病中心Mirko Trajkovski教授說:“雖然生熱過程優(yōu)先于免疫反應可以預防自身免疫疾病,但值得注意的是,暴露于寒冷環(huán)境中也會增加對某些感染的易感性。因此,我們的研究工作不僅與神經(jīng)炎癥有關(guān),還與其他免疫介導疾病或傳染病有關(guān),這還需要進一步研究?!?/section>
研究人員表示,在過去幾十年中,西方國家生活條件的改善是顯而易見的,然而與此同時,自身免疫疾病的病例也在增加。

Trajkovski說:“雖然這一增長無疑是多因素的,但能量資源過多這一事實可能在自身免疫疾病的發(fā)展中起著重要作用,但我們對此還知之甚少?!?/p>

該團隊將繼續(xù)他們的研究,以更好地了解這項研究結(jié)果是否可以用于臨床。

參考資料:

[1]Spiljar M, Steinbach K, Rigo D, et al. Cold exposure protects from neuroinflammation through immunologic reprogramming. Cell Metab. 2021 Nov 2;33(11):2231-2246.e8. doi: 10.1016/j.cmet.2021.10.002. Epub 2021 Oct 22. PMID: 34687652; PMCID: PMC8570411.