streszczenie: Naukowcy poczynili znaczny postęp w zrozumieniu sposobu poruszania się komórek odpornościowych w organizmie. Wbrew wcześniejszym przekonaniom komórki te nie tylko reagują na sygnały kierunkowe, ale także tworzą własne ścieżki.
Badanie dostarcza wiedzy na temat zdolności komórek macierzystych do modulowania stężenia chemokin i kierowania ich ruchem. Wiedza ta może poprawić naszą odpowiedź immunologiczną w walce z chorobami.
Kluczowe fakty:
- Komórki dendrytyczne (DC) odgrywają kluczową rolę w odpowiedzi immunologicznej, pełniąc funkcję przekaźników i skanując tkanki w poszukiwaniu najeźdźców.
- Zamiast po prostu podążać za gradientami chemicznymi, DC modyfikują te stężenia, aktywnie je konsumując, wspomagając ich ruch.
- Ruchliwość i odpowiedź DC zależy nie tylko od indywidualnych interakcji, ale także od gęstości populacji komórek.
źródło: ISTA
Walcząc z chorobą, nasze komórki odpornościowe muszą szybko dotrzeć do celu. Naukowcy z austriackiego Instytutu Nauki i Technologii (ISTA) odkryli teraz, że komórki odpornościowe aktywnie generują swój własny system naprowadzania, umożliwiający poruszanie się w złożonym środowisku. Podważa to wcześniejsze wyobrażenia na temat tych ruchów.
Ustalenia badaczy opublikowano w czasopiśmie Immunologiaoraz poszerzyć naszą wiedzę na temat układu odpornościowego i zapewnić potencjalne nowe podejścia do poprawy ludzkiej odpowiedzi immunologicznej.
Zagrożenia immunologiczne, takie jak zarazki lub toksyny, mogą pojawić się w całym organizmie człowieka. Na szczęście układ odpornościowy – nasza tarcza ochronna – ma swoje własne, skomplikowane sposoby radzenia sobie z tymi zagrożeniami.
Na przykład krytyczny aspekt naszej odpowiedzi odpornościowej obejmuje skoordynowany zbiorowy ruch komórek odpornościowych podczas infekcji i stanu zapalnego. Ale skąd nasze komórki odpornościowe wiedzą, w którą stronę iść?
Zagadnieniem tym zajęła się grupa naukowców z grupy Sixt i grupy Hanizou w Austriackim Instytucie Nauki i Technologii (ISTA). W swoim badaniu naukowcy podkreślają zdolność komórek odpornościowych do zbiorowej migracji w złożonych środowiskach.
Komórki macierzyste – posłańcy
Komórki dendrytyczne (DC) są jednym z głównych uczestników naszej odpowiedzi immunologicznej. Działa jako przekaźnik pomiędzy reakcją wrodzoną – pierwszą reakcją organizmu na najeźdźcę, a reakcją adaptacyjną – opóźnioną reakcją, która atakuje bardzo specyficzne zarazki i tworzy wspomnienia w celu zwalczania przyszłych infekcji. Podobnie jak detektywi, centra danych skanują tkanki w poszukiwaniu hakerów.
Gdy zlokalizują infekcję, zostają aktywowane i natychmiast przemieszczają się do węzłów chłonnych, gdzie przekazują plan bitwy i rozpoczynają kolejne etapy łańcucha.
Jego migracją do węzłów chłonnych kierują chemokiny – małe białka sygnalizacyjne uwalniane z węzłów chłonnych – które tworzą gradient.
W przeszłości sądzono, że komórki macierzyste i inne komórki odpornościowe reagują na ten gradient zewnętrzny, kierując się w stronę wyższego stężenia. Jednak nowe badania przeprowadzone w ISTA kwestionują obecnie tę koncepcję.
Jedna przyszłość – dwa miejsca pracy
Naukowcy przyjrzeli się bliżej receptorowi, który jest strukturą powierzchniową występującą w aktywowanych DC, zwaną „CCR7”. Podstawową funkcją CCR7 jest wiązanie się z cząsteczką specyficzną dla węzła chłonnego (CCL19), co uruchamia kolejne etapy odpowiedzi immunologicznej.
„Odkryliśmy, że CCR7 nie tylko wykrywa CCL19, ale także aktywnie przyczynia się do kształtowania rozkładu stężeń chemokin” – wyjaśnia Jona Alanko, była badaczka ze stopniem doktora w laboratorium Michaela Sixta.
Stosując różne techniki eksperymentalne, wykazali, że podczas migracji DC pobierają i internalizują chemokiny za pośrednictwem receptora CCR7, co prowadzi do lokalnego zmniejszenia stężenia chemokin.
Przy mniejszej liczbie cząsteczek sygnalizacyjnych przemieszczają się do wyższych stężeń chemokin. Ta podwójna funkcja pozwala komórkom odpornościowym generować własne sygnały prowadzące, aby skuteczniej regulować ich zbiorową migrację.
Ruch zależy od liczby komórek
Aby ilościowo zrozumieć ten mechanizm na poziomie wielokomórkowym, Alanko i współpracownicy współpracowali z fizykami teoretycznymi Edwardem Hanizou i Mehmetem Canem Okkarem, również z ISTA. Dzięki swojej wiedzy na temat ruchu i dynamiki komórek stworzyli symulacje komputerowe, które były w stanie odtworzyć eksperymenty Alanko.
Za pomocą tych symulacji naukowcy przewidzieli, że ruch komórek macierzystych będzie zależał nie tylko od ich indywidualnych reakcji na chemokiny, ale także od gęstości populacji komórek.
To była prosta, ale nie trywialna prognoza; „Im więcej jest komórek, tym większy gradient wytwarzają, co naprawdę podkreśla zbiorową naturę tego zjawiska” – mówi Kan Okkar.
Ponadto naukowcy odkryli, że limfocyty T – specyficzne komórki odpornościowe niszczące szkodliwe zarazki – również wykorzystują tę dynamiczną interakcję, aby zwiększyć swoją ruchliwość kierunkową. Fizyk kontynuuje: „W ramach trwających projektów chętnie dowiemy się więcej na temat tej nowej zasady interakcji między populacjami komórek”.
Wzmocnienie odpowiedzi immunologicznej
Odkrycia te stanowią krok w nowym kierunku przemieszczania się komórek w naszym ciele. Wbrew temu, co wcześniej sądzono, komórki odpornościowe nie tylko reagują na chemokiny, ale także odgrywają aktywną rolę w kształtowaniu własnego środowiska poprzez konsumowanie tych sygnałów chemicznych. Ta dynamiczna regulacja sygnałów sygnalizacyjnych zapewnia elegancką strategię kierowania ruchem jego i innych komórek odpornościowych.
Badanie to ma ważne implikacje dla naszego zrozumienia sposobu, w jaki odpowiedzi immunologiczne są organizowane w organizmie. Odkrywając te mechanizmy, naukowcy mogą opracować nowe strategie mające na celu zwiększenie rekrutacji komórek odpornościowych do określonych miejsc, takich jak komórki nowotworowe lub obszary infekcji.
O tym newsie z badań neurologicznych
autor: Jonasza Alanki
źródło: ISTA
Komunikacja: Jonah Alanko – ISTA
zdjęcie: Zdjęcie przypisane Neuroscience News
Oryginalne wyszukiwanie: Zamknięty dostęp.
„CCR7 działa jako czujnik i pochłaniacz dla CCL19 w celu koordynowania zbiorowej migracji leukocytówOpublikowane przez: Jonah Alanko i in. Immunologia
podsumowanie
CCR7 działa jako czujnik i pochłaniacz dla CCL19 w celu koordynowania zbiorowej migracji leukocytów
Odpowiedź immunologiczna zależy od szybkiej i skoordynowanej migracji leukocytów. Chociaż powszechnie wiadomo, że migracją pojedynczych komórek często rządzą gradienty substancji chemicznych i innych chemicznych środków wabiących, pozostaje słabo poznane, w jaki sposób te gradienty są generowane, utrzymywane i modyfikowane.
Łącząc dane eksperymentalne i teorię chemotaksji leukocytów kierowanej przez receptor białka G (GPCR) CCR7, wykazaliśmy, że oprócz swojej roli jako receptora czuciowego kierującego migracją, CCR7 działa również jako generator i modulator gradientów chemicznych. .
Po ekspozycji na ligand CCR7 CCL19, komórki dendrytyczne (DC) aktywnie internalizują receptor i ligand w ramach podstawowej odpowiedzi odczulającej GPCR.
Pokazaliśmy, że internalizacja CCR7 działa również jako skuteczny pochłaniacz chemoatraktanta, dynamicznie kształtując czasoprzestrzenny rozkład chemokiny.
Mechanizm ten napędza złożone wzorce migracji masowej, umożliwiając DC ustanowienie lub zaostrzenie gradientów chemicznych.
Pokazujemy również, że te samogenerowane gradienty mogą utrzymać orientację DC dalekiego zasięgu, dostosować wzorce migracji zbiorowej do wielkości i geometrii środowiska oraz zapewnić sygnał sterujący innym komórkom towarzyszącym.
Taka podwójna rola CCR7 jako GPCR, który wykrywa i zużywa swój ligand, może zapewnić nową metodę samoregulacji komórkowej.
„Introwertyk. Myśliciel. Rozwiązuje problemy. Specjalista od złego piwa. Skłonny do apatii. Ekspert od mediów społecznościowych. Wielokrotnie nagradzany fanatyk jedzenia.”
