“凍死”免疫細胞,或可以拯救自身免疫性疾病
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。
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。
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.


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