Dlaczego podczas infekcji tracimy mięśnie oraz tłuszcz?

Naukowcy z Instytutu Salka w Kalifornii odkryli, że wyniszczająca odpowiedź organizmu myszy na infekcję Trypanosoma brucei (świdrowcem nagany) przebiega w dwóch fazach, z których każda jest regulowana przez różne komórki odpornościowe. Pierwszą z nich jest utrata tkanki tłuszczowej, która - jak wykazano - nie przynosi żadnych korzyści w walce z infekcją, drugą - utrata tkanki mięśniowej, która - co zaskakujące - może pomagać zwalczać zakażenie.

Choć infekcje mogą manifestować się wieloma różnymi objawami, jednym z powszechniejszych jest ubytek dwóch typów tkanek: tłuszczowej i mięśniowej. Proces ten nazywa się kacheksją, inaczej wyniszczeniem. Naukowcy z Salk postanowili wyjaśnić, czy jest to efekt uboczny choroby, czy może organizm uzyskuje poprzez niego jakieś korzyści.

Obrona organizmu przed patogenami wymaga dużych zasobów energii. Wcześniejsze badania sugerowały, że niefortunną konsekwencją tego podwyższonego wydatku energetycznego jest wyniszczenie.

"Zakładamy, że wyniszczenie organizmu jest złe, ponieważ często zbiega się z wyższymi wskaźnikami śmiertelności - mówi główna autorka badania (http://dx.doi.org/10.1016/j.celrep.2023.112814) prof. Janelle Ayres, fizjolożka i biolożka molekularna. - Ale co, jeśli to pozorne marnotrawstwo ma jakiś cel?"

Za odpowiedź na zakażenie odpowiadają wyspecjalizowane komórki odpornościowe zwane limfocytami T. Zespół prof. Ayres zaczął od sprawdzenia, czy to przypadkiem nie one odpowiadają za rozpoczęcie procesu kacheksji. Jeśliby tak było, oznaczałoby to, że wyniszczenie może nie być jedynie efektem ubocznym pracy energochłonnych limfocytów.

Naukowcy wzięli pod lupę dwa typy limfocytów T: CD4+ i CD8+. Pierwsze z nich najczęściej prowadzą walkę z infekcją i mogą promować aktywność drugich, które z kolei niszczą patogeny i komórki nowotworowe. Obie grupy limfocytów często ze sobą współpracują, dlatego badacze postawili hipotezę, że ich rola w wyniszczeniu również może być wspólna.

Badania przeprowadzono na myszach. Zdecydowano się zakazić je pasożytem T. brucei powodującym u ludzi chorobę zwaną śpiączką afrykańską, a u innych ssaków trypanosomatozę. Wiadomo, że bytuje on w tkance tłuszczowej, a do tego jest w stanie blokować adaptacyjną odpowiedź immunologiczną, która obejmuje komórki T. "Był więc idealnym modelem do badania zjawiska redukcji tkanki tłuszczowej oraz tego, czy i w jaki sposób w procesie tym pośredniczą limfocyty T"- wyjaśniają autorzy publikacji.

Zaczęto od określenia roli komórek CD4+ i CD8+ w przebiegu zakażenia T. brucei. Następnie sprawdzono, w jaki sposób usunięcie obu typów limfocytów zmienia długość życia, śmiertelność, objawy chorobowe i ilość pasożytów u zakażonych myszy.

Okazało się, że limfocyty T CD4+ zareagowały na infekcję jako pierwsze i to one zapoczątkowały zależny od jadłowstrętu proces utraty tkanki tłuszczowej. Myszy traciły apetyt i przyjmowały mniej pokarmu, choć mechanizm molekularny tej reakcji nie jest znany.

Następnie, całkowicie niezależnie od tego procesu, aktywowały się komórki T CD8+ - one z kolei zainicjowały utratę objętości mięśni.

Naukowcy ustalili też, że utrata tłuszczu wywołana przez limfocyty T CD4+ nie miała żadnego wpływu na zdolność myszy do zwalczania T. brucei czy wskaźnik przeżycia infekcji. Przeciwnie było z utratą tkanki mięśniowej, do której doprowadziła aktywność CD8+ - to zjawisko, wbrew tradycyjnym założeniom dotyczącym wyniszczenia, pomogło myszom zwalczyć T. brucei i przetrwać infekcję. Naukowcy uważają, że jest ono ważne dla promowania niedawno odkrytego zjawiska immunologicznego - tzw. tolerancji choroby. Jest to zdolność organizmu do tolerowania obecności patogenu; to właśnie ona umożliwia ograniczyć koszty zdrowotne i kondycyjne infekcji.

Według autorów odkrycia te pokazują, jak ważna jest rola komórek odpornościowych w procesie infekcyjnej utraty tłuszczu i mięśni. Mają oni nadzieję, że w oparciu o tę wiedzę można by w przyszłości projektować interwencje terapeutyczne, które chronią ludzi przed wyniszczeniem.

Katarzyna Czechowicz