Τα αυτοάνοσα νοσήματα, όπως είναι ο διαβήτης τύπου 1, η πολλαπλή σκλήρυνση, η φλεγμονώδης νόσος του εντέρου, η θυρεοειδίτιδα Χασιμότο, η ρευματοειδής αρθρίτιδα κ.α. είναι μια ετερογενής ομάδα παθολογιών με ιστο-ειδικά χαρακτηριστικά αλλά κοινά ανοσολογικά χαρακτηριστικά, όπως η φλεγμονή που προκαλείται από Τ κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος.
Στην παθογένεση των περισσότερων αυτοάνοσων ασθενειών εμπλέκονται τα κύτταρα T helper 17 (Th17) του ανοσοποιητικού συστήματος. Αλλά οι μοριακοί μηχανισμοί που προάγουν την παθογένεια που προκαλούν τα Th17 παραμένουν ελλιπώς κατανοητοί. Τα στοιχεία ωστόσο υποδηλώνουν ότι διατροφικοί παράγοντες συμβάλλουν στην ανάπτυξη των αυτοάνοσων νοσημάτων.
Οι υποκείμενοι μοριακοί μηχανισμοί που προάγουν τα αυτοάνοσα νοσήματα είναι πολυεπίπεδοι και πολύπλοκοι. Μελέτες έχουν δείξει ότι μια διατροφή που χαρακτηρίζονται από υψηλή πρόσληψη θερμίδων, υπερβολική πρόσληψη ζάχαρης και υψηλή περιεκτικότητα αλατιού -αυτό που ονομάζεταται δυτική δίαιτα- συσχετίζονται με μεταβολικές και φλεγμονώδεις διαταραχές που θεωρούνται παράγοντες κινδύνου για αυτοάνοσα νοσήματα.
Οι ερευνητές προσπαθούν να καταλάβουν πώς η διατροφή εκτροχιάζει τη δραστηριότητα του ανοσοποιητικού συστήματος. Το φαγητό δεν είναι μόνο θερμίδες. Υπάρχουν πλέον αποδείξεις ότι το φαγητό «μιλάει» στα γονίδιά μας που κατευθύνουν τις κυτταρικές λειτουργίες. Η επικοινωνία μεταξύ τροφής και γονιδίων μπορεί να επηρεάσει τόσο τη φυσιολογία όσο και την υγεία μας. Η ιδέα ότι η τροφή μεταδίδει μηνύματα στα γονίδιά μας που αλλάζουν τη συμπεριφορά τους είναι το επίκεντρο ενός πεδίου έρευνας που ονομάζεται διατροφογονιδιωματική και είναι ακόμα στα σπάργανο. Η έρευνα εστιάζει στο πώς οι τροφές επηρεάζουν τα γονίδια -κάτι που μπορεί να διαφέρει από άτομο σε άτομο- και πώς τελικά επηρεάζονται οι λειτουργίες του σώματος.
Γλυκόζη, φλεγμονή και αυτοάνοσα νοσήματα
Επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο του Βίρτσμπουργκ (Julius-Maximilians-Universität Würzburg) της Γερμανίας, κατάφεραν να αποκρυπτογραφήσουν νέες λεπτομέρειες των διεργασιών που εμπλέκονται στα αυτοάνοσα νοσήματα.
Η εργασία τους υποστηρίζει την ιδέα ότι η υπερβολική κατανάλωση γλυκόζης προάγει άμεσα τις παθογόνες λειτουργίες ορισμένων κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος. Αντίθετα, μια δίαιτα με μειωμένες θερμίδες μπορεί να έχει ευεργετική επίδραση στις ασθένειες του ανοσοποιητικού. Με βάση το εύρημά τους, εντόπισαν και νέους στόχους για θεραπευτικές παρεμβάσεις. Ένας συγκεκριμένος αποκλεισμός μεταβολικών διεργασιών που εξαρτώνται από τη γλυκόζη στα κύτταρα του ανοσοποιητικού μπορεί να καταστείλει τη φλεγμονή και τις υπερβολικές ανοσολογικές αντιδράσεις.
Ο Martin Väth ήταν επικεφαλής αυτής της μελέτη, η οποία δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Cell Metabolism και είναι επίσης ερευνητής στο Max Planck υπό την ομπρέλα του Julius Maximilians University. Άλλοι ερευνητές από το Άμστερνταμ, το Βερολίνο, το Φράιμπουργκ και το Leuven συμμετείχαν επίσης στη μελέτη. Ο Väth εξηγεί ότι «τα κύτταρα του ανοσοποιητικού χρειάζονται μεγάλες ποσότητες ζάχαρης με τη μορφή γλυκόζης για να εκτελέσουν τα καθήκοντά τους. Με τη βοήθεια εξειδικευμένων μεταφορέων στην κυτταρική τους μεμβράνη, μπορούν να λάβουν τη γλυκόζη από το περιβάλλον τους».
Η γλυκόζη είναι το αγαπημένο καύσιμο όχι μόνο του εγκεφάλου αλλά και του ανοσοποιητικού συστήματος και μπορεί να ληφθεί από τα κύτταρα του ανοσοποιητικού μέσω τριών ομάδων πρωτεϊνών που βρίσκονται τις κυτταρικές μεμβράνες και τη μεταφέρουν στο εσωτερικό του κυττάρου. Μια από αυτές τις ομάδες-μεταφορείς είναι οι GLUTs (glucose transporters) και μέχρι σήμερα έχουν ανακαλυφθεί 14 τέτοιοι μεταφορείς. Οι διάφοροι ιστοί εκφράζουν ένα ετερογενές φάσμα GLUTs, και εάν μεμονωμένοι GLUTs έχουν συγκεκριμένες λειτουργίες παραμένει ακόμη ελάχιστα εξακριβωμένο. Στο προσαρμοστικό ανοσοποιητικό σύστημα, μέχρι σήμερα έχει διερευνηθεί μόνο ο ρόλος του GLUT1.
Ο Väth και οι συνεργάτες του έδειξαν ότι ένας συγκεκριμένος μεταφορέας γλυκόζης που ονομάζεται GLUT3 εκπληρώνει πρόσθετες μεταβολικές λειτουργίες στα Τ κύτταρα εκτός από την παραγωγή ενέργειας από τη γλυκόζη. Οι επιστήμονες εστίασαν στην ομάδα κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος που ονομάζονται Τ βοηθητικά κύτταρα τύπου 17 (επίσης ονομάζονται λεμφοκύτταρα Th17), τα οποία παίζουν σημαντικό ρόλο στη ρύθμιση των φλεγμονωδών διεργασιών. Η έρευνα έδειξε ότι ο μεταφορέας GLUT3 ελέγχει την έκφραση των φλεγμονωδών κυτοκινών από τα κύτταρα Th17.
«Τα κύτταρα Th17 εκφράζουν πολλή πρωτεΐνη GLUT3 στην κυτταρική τους επιφάνεια», εξηγεί ο Väth. Μόλις απορροφηθεί, η γλυκόζη μετατρέπεται εύκολα σε κιτρικό οξύ στα μιτοχόνδρια προτού μεταβολιστεί στο ακετυλο-συνένζυμο Α (ακετυλο-CoA) στο κυτταρόπλασμα. Το Acetyl-CoA εμπλέκεται σε πολλές μεταβολικές διεργασίες, συμπεριλαμβανομένης της βιοσύνθεσης λιπιδίων. Ωστόσο, το ακετυλο-CoA εκπληρώνει πρόσθετες λειτουργίες στα φλεγμονώδη κύτταρα Th17. Ο Väth και η ομάδα του έδειξαν ότι αυτό το μεταβολικό ενδιάμεσο, το ακετυλο-CoA, μπορεί επίσης να ρυθμίσει τη δραστηριότητα διαφόρων τμημάτων γονιδίων. Έτσι, η κατανάλωση γλυκόζης έχει άμεση επίδραση στη δραστηριότητα των γονιδίων που προκαλούν φλεγμονή.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, αυτά τα νέα ευρήματα ανοίγουν το δρόμο για την ανάπτυξη μιας στοχευμένης θεραπείας των αυτοάνοσων νοσημάτων. Για παράδειγμα, η παρεμπόδιση της εξαρτώμενης από GLUT3 σύνθεσης του ακετυλο-CoA από το συμπλήρωμα διατροφής υδροξυκιτρικό, το οποίο χρησιμοποιείται για τη θεραπεία της παχυσαρκίας, μπορεί να μετριάσει τις παθογόνες λειτουργίες των κυττάρων Th17 και να μειώσει τις φλεγμονώδεις παθολογικές διεργασίες.
Η στόχευση των κυτοκινών που κινητοποιούν τα Th17 να επιτεθούν εναντίον συγκεκριμένων ιστών του σώματος έδειξαν μια πολλά υποσχόμενη κλινική αποτελεσματικότητα στην ψωρίαση, τη φλεγμονώδη νόσου του εντέρου και τη ρευματοειδή αρθρίτιδα. Με την παρούσα μελέτη, ο λεγόμενος «μεταβολικός επαναπρογραμματισμός» των Τ κυττάρων ανοίγει νέες δυνατότητες για τη θεραπεία αυτοάνοσων ασθενειών χωρίς να περιορίζει τις προστατευτικές λειτουργίες των κυττάρων του ανοσοποιητικού.
Πηγή: Sophia M. Hochrein et al, The glucose transporter GLUT3 controls T helper 17 cell responses through glycolytic-epigenetic reprogramming, Cell Metabolism (2022). DOI: 10.1016/j.cmet.2022.02.015.
