Szczepionka BCG chroni przed gruźlicą, ale dzięki zjawisku odporności wytrenowanej zapewnia również ochronę przed wieloma innymi zakażeniami dróg oddechowych. Międzynarodowy zespół badaczy pod kierownictwem Radboudumc odkrył mechanizm stojący za tym zjawiskiem. Kluczową rolę odgrywa tutaj mleczan – produkt intensywnego metabolizmu komórkowego.
Układ odpornościowy człowieka chroni organizm na dwa sposoby. Odporność wrodzona zapewnia podstawową ochronę przed wieloma drobnoustrojami od momentu narodzin, natomiast odporność nabyta rozwija się po kontakcie z konkretnym patogenem. Szczepionki wspierają tę drugą linię obrony, pozwalając organizmowi na rozwinięcie odpowiedzi immunologicznej bez konieczności przechodzenia infekcji. Dzięki temu mają kluczowe znaczenie dla zdrowia publicznego.
Szczepionka BCG i mechanizm odporności wytrenowanej
Niektóre szczepionki, w tym BCG (stosowana przeciw gruźlicy), oddziałują nie tylko na odporność nabytą, ale również wzmacniają czujność odporności wrodzonej. BCG wspomaga adaptacyjną walkę z prątkiem gruźlicy, ale jednocześnie zmniejsza śmiertelność niemowląt poprzez redukcję liczby innych infekcji. Dzieje się tak za sprawą tzw. odporności wytrenowanej – stanu, w którym odporność wrodzona zostaje przeprogramowana i reaguje szybciej oraz intensywniej na różnorodne patogeny.
Zespół badaczy kierowany przez Mihai Neteę z Radboudumc, we współpracy z Athanasiosem Ziogasem, opisał mechanizm odporności wytrenowanej w czasopiśmie Cell. Aby komórki odporności wrodzonej mogły zapamiętać odpowiedź na BCG, muszą przejść zmiany metaboliczne i epigenetyczne. Te drugie polegają na modyfikacjach, które nie zmieniają sekwencji DNA, lecz wpływają na jego aktywność. Ziogas tłumaczy, że pamięć epigenetyczna działa jak samoprzylepne karteczki umieszczone na ważnych fragmentach DNA, ułatwiając komórkom szybki dostęp do potrzebnych instrukcji.
Wiemy już, że komórki odporności wytrenowanej zużywają więcej glukozy i produkują więcej mleczanu (kwasu mlekowego). Dotychczas uznawano mleczan za produkt uboczny metabolizmu. Jednak nowe dane wskazują, że mleczan może oddziaływać na histony – białka regulujące upakowanie DNA – wywołując tzw. laktolację histonów. Ta modyfikacja może prowadzić do włączania lub wyłączania genów, co sugeruje, że mleczan może być regulatorem epigenetycznym odporności wytrenowanej.
Mleczan jako „trener” odporności
W badaniu naukowcy wykazali, że produkcja mleczanu może zmieniać architekturę DNA w komórkach odpornościowych, wpływając na aktywność genów związanych z odpowiedzią zapalną. U ochotników zaszczepionych BCG zaobserwowano korelację między produkcją mleczanu a odpowiedzią cytokinową. Co więcej, gdy hamowano produkcję mleczanu, odporność wytrenowana również ulegała osłabieniu. Wyniki te wskazują, że mleczan nie tylko towarzyszy zmianom metabolicznym, ale aktywnie uczestniczy w formowaniu pamięci odpornościowej. Można więc powiedzieć, że mleczan pełni rolę molekularnego „trenera” odporności wrodzonej.
Artykuł źródłowy:
Cell: Long-term histone lactylation connects metabolic and epigenetic rewiring in innate immune memory – Athanasios Ziogas, Boris Novakovic, Lorenzo Ventriglia, Noriko Galang, Kim A. Tran, Wenchao Li, Vasiliki Matzaraki, Nienke van Unen, Titus Schlüter, Anaísa V. Ferreira, Simone J. C. F. M. Moorlag, Valerie A. C. M. Koeken, Mthabisi Moyo, Xiaolin Li, Marijke P. A. Baltissen, Joost H. A. Martens, Yang Li, Maziar Divangahi, Leo A. B. Joosten, Musa M. Mhlanga, Mihai G. Netea
Źródło: Radboud University Medical Center
