Přeskočit na obsah

Imunometabolismus: Porovnání verzí

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Interaktivně procházet historii
← Přejít na předchozí porovnáníPřejít na další porovnání →
Smazaný obsah Přidaný obsah
VizuálníWikitext
{{upravit|standardní úvod a encyklopedický styl, wikifikace}}, kategorie, bude to pozoruhodné heslo, nechť si to na kurzech ošéfují
úvod
Řádek 1: Řádek 1:
{{upravit|standardní úvod a encyklopedický styl, wikifikace}}
{{upravit|standardní úvod a encyklopedický styl, wikifikace}}
Imunometabolismus je poměrně nová vědecká disciplína, která se zabývá interakcí mezi buněčným [[Metabolismus|metabolismem]] a funkcí [[Leukocyt|imunitních buněk]]. Změny v metabolismu vyvolávají změny v imunitních funkcích, zároveň různé imunitní mediátory mohou ovlivnit metabolismus buněk. Díky technologickým pokrokům v posledních desetiletích bylo možné začít studovat imunologii a metabolismus ne jako oddělené disciplíny, ale jako vzájemně propojené procesy s obousměrnou regulací a velkým významem i pro klinický výzkum. Nicméně, tato disciplína je ve svých počátcích a vliv metabolismu na imunitní funkce bude do budoucna jistě velkým tématem.

Mezi základní, a také nejvíce prozkoumané, dráhy buněčného metabolismu patří [[glykolýza]], [[pentózofosfátová dráha]] (z angličtiny pentose-phosphate pathway, PPP), [[citrátový cyklus]], [[oxidativní fosforylace]], [[Beta-oxidace|oxidace mastných kyselin]] (β oxidace) a [[syntéza mastných kyselin]]. Různé typy imunitních buněk využívají různé metabolické dráhy jako zdroj energie pro svou funkci. I v rámci jedné buňky může dojít ke změně v metabolického fungování, přičemž jednou z nejvýznamnějších změn je přesmyk na preferenční využívání glykolýzy při aktivaci prozánětlivých imunitních buněk. Tento přesmyk je provázen zvýšením příjmu [[Glukóza|glukózy]] do buněk, zvýšením produkce [[Laktát|laktátu]], a naopak snížením aktivity oxidativní fosforylace. Preferenční využívání glykolytického metabolismu i za přítomnosti kyslíku bylo pojmenováno jako [[Warburgův efekt (onkologie)|Warburgův efekt]], který byl nejprve pozorován u nádorových buněk a později bylo objeveno, že je to i obecný jev provázející aktivaci imunitních buněk, zejména těch s prozánětlivým působením. Největším přínosem přesmyku na zdánlivě méně výhodný metabolismus je rychlé generování [[Adenosintrifosfát|ATP]] a meziproduktů využitelných pro biosyntetické dráhy. <ref name=":4" /><ref>{{Citace periodika
| příjmení = Viola
| jméno = Antonella
| příjmení2 = Munari
| jméno2 = Fabio
| příjmení3 = Sánchez-Rodríguez
| jméno3 = Ricardo
| titul = The Metabolic Signature of Macrophage Responses
| periodikum = Frontiers in Immunology
| datum vydání = 2019-07-03
| ročník = 10
| issn = 1664-3224
| doi = 10.3389/fimmu.2019.01462
| jazyk = English
| url = https://www.frontiersin.org/journals/immunology/articles/10.3389/fimmu.2019.01462/full
| datum přístupu = 2024-06-07
}}</ref>

== Imunometabolismus parazitárních infekcí ==
Po celou historii se parazitární infekce vyvíjely a koexistovaly společně s lidmi, využívajíce složité taktiky k ovlivňování imunitních reakcí hostitele a metabolických drah <ref name=":1">Youm YH, Horvath TL, Mangelsdorf DJ, Kliewer SA, Dixit VD. Prolongevity Hormone FGF21 Protects Against Immune Senescence by Delaying Age-Related Thymic Involution. Proc Natl Acad Sci USA (2016) 113:1026–31. doi: 10.1073/pnas.1514511113</ref>. Rozluštění složitých mechanismů, které leží v základu těchto infekcí, vyžaduje porozumění interakce mezi metabolismem a imunitou. Obor imunometabolismu, který je stále v plenkách, poskytuje výzkumníkům nový pohled na to, jak parazité ovlivňují imunitní a metabolické systémy svých hostitelů <ref name=":2">Mathis D, Shoelson SE. Immunometabolism: An Emerging Frontier. Nat Rev Immunol (2011) 11:81. doi: 10.1038/nri2922</ref>.
Po celou historii se parazitární infekce vyvíjely a koexistovaly společně s lidmi, využívajíce složité taktiky k ovlivňování imunitních reakcí hostitele a metabolických drah <ref name=":1">Youm YH, Horvath TL, Mangelsdorf DJ, Kliewer SA, Dixit VD. Prolongevity Hormone FGF21 Protects Against Immune Senescence by Delaying Age-Related Thymic Involution. Proc Natl Acad Sci USA (2016) 113:1026–31. doi: 10.1073/pnas.1514511113</ref>. Rozluštění složitých mechanismů, které leží v základu těchto infekcí, vyžaduje porozumění interakce mezi metabolismem a imunitou. Obor imunometabolismu, který je stále v plenkách, poskytuje výzkumníkům nový pohled na to, jak parazité ovlivňují imunitní a metabolické systémy svých hostitelů <ref name=":2">Mathis D, Shoelson SE. Immunometabolism: An Emerging Frontier. Nat Rev Immunol (2011) 11:81. doi: 10.1038/nri2922</ref>.


== Makrofágy: Využití metabolického reprogramování k současné obraně ==
=== Makrofágy: Využití metabolického reprogramování k současné obraně ===
Makrofágy jsou první linií obrany proti parazitárním infekcím, protože jsou důležitou součástí vrozené imunity. Imunitní odpověď je determinována dichotomií polarizace makrofágů M1 a M2, z nichž každý je spojen s jedinečnými metabolickými vlastnostmi <ref name=":3">C E, Saunders, J McConville M. Immunometabolism of Leishmania Granulomas. Immunol Cell Biol (2020) 98:832–44. doi: 10.1111/imcb.12394</ref>. Zatímco makrofágy M2, které převládají při chronických helmitních infekcích, udržují mitocondriální respiraci a oxidační fosforylaci (OXPHOS), makrofágy M1 prokazují zvýšenou glykolýzu <ref name=":4">O’Neill LA, Kishton RJ, Rathmell J. A Guide to Immunometabolism for Immunologists. Nat Rev Immunol (2016) 16:553–65. doi: 10.1038/nri.2016.70</ref>. Helicopteroides polygyrus a Schistosoma mansoni jsou dva příklady parazitů, kteří způsobují polarizaci M2, což usnadňuje reprogramování lipidového metabolismu a dlouhodobou odolnost proti parazitům <ref name=":5">Kannan Y, Perez-Lloret J, Li Y, Entwistle LJ, Khoury H, Papoutsopoulou S, et al. TPL-2 Regulates Macrophage Lipid Metabolism and M2 Differentiation to Control TH2-Mediated Immunopathology. PloS Pathog (2016) 12:e1005783. doi: 10.1371/journal.ppat.1005783</ref>.
Makrofágy jsou první linií obrany proti parazitárním infekcím, protože jsou důležitou součástí vrozené imunity. Imunitní odpověď je determinována dichotomií polarizace makrofágů M1 a M2, z nichž každý je spojen s jedinečnými metabolickými vlastnostmi <ref name=":3">C E, Saunders, J McConville M. Immunometabolism of Leishmania Granulomas. Immunol Cell Biol (2020) 98:832–44. doi: 10.1111/imcb.12394</ref>. Zatímco makrofágy M2, které převládají při chronických helmitních infekcích, udržují mitocondriální respiraci a oxidační fosforylaci (OXPHOS), makrofágy M1 prokazují zvýšenou glykolýzu <ref name=":4">O’Neill LA, Kishton RJ, Rathmell J. A Guide to Immunometabolism for Immunologists. Nat Rev Immunol (2016) 16:553–65. doi: 10.1038/nri.2016.70</ref>. Helicopteroides polygyrus a Schistosoma mansoni jsou dva příklady parazitů, kteří způsobují polarizaci M2, což usnadňuje reprogramování lipidového metabolismu a dlouhodobou odolnost proti parazitům <ref name=":5">Kannan Y, Perez-Lloret J, Li Y, Entwistle LJ, Khoury H, Papoutsopoulou S, et al. TPL-2 Regulates Macrophage Lipid Metabolism and M2 Differentiation to Control TH2-Mediated Immunopathology. PloS Pathog (2016) 12:e1005783. doi: 10.1371/journal.ppat.1005783</ref>.
Známý svou funkcí v lipidovém a glukózovém metabolismu je tumorový supresorový gen fosfatáza a tensin homolog (PTEN), jde o důležitý modulátor <ref name=":6"> Garcia-Cao I, Song MS, Hobbs RM, Laurent G, Giorgi C, de Boer VC, et al. Systemic Elevation of PTEN Induces a Tumor-Suppressive Metabolic State. Cell. (2012) 149:49–62. doi: 10.1016/j.cell.2012.02.030</ref>. PTEN by mohl být cílem pro zabránění fibróze způsobené druhy Schistosoma, protože potlačuje aktivaci glukolipidového metabolismu vyvolaného parazitem odvozeným rozpustným antigenem vajíčka (SEA), když je nadměrně exprimován <ref name=":7">Yang X, Ding W, Qian X, Jiang P, Chen Q, Zhang X, et al. Schistosoma Japonicum Infection Leads to the Reprogramming of Glucose and Lipid Metabolism in the Colon of Mice. Front Vet Sci (2021) 8:645807. doi: 10.3389/fvets.2021.645807</ref>.
Známý svou funkcí v lipidovém a glukózovém metabolismu je tumorový supresorový gen fosfatáza a tensin homolog (PTEN), jde o důležitý modulátor <ref name=":6"> Garcia-Cao I, Song MS, Hobbs RM, Laurent G, Giorgi C, de Boer VC, et al. Systemic Elevation of PTEN Induces a Tumor-Suppressive Metabolic State. Cell. (2012) 149:49–62. doi: 10.1016/j.cell.2012.02.030</ref>. PTEN by mohl být cílem pro zabránění fibróze způsobené druhy Schistosoma, protože potlačuje aktivaci glukolipidového metabolismu vyvolaného parazitem odvozeným rozpustným antigenem vajíčka (SEA), když je nadměrně exprimován <ref name=":7">Yang X, Ding W, Qian X, Jiang P, Chen Q, Zhang X, et al. Schistosoma Japonicum Infection Leads to the Reprogramming of Glucose and Lipid Metabolism in the Colon of Mice. Front Vet Sci (2021) 8:645807. doi: 10.3389/fvets.2021.645807</ref>.


== Integrace metabolických událostí v prezentaci antigenů dendritickými buňkami ==
=== Integrace metabolických událostí v prezentaci antigenů dendritickými buňkami ===
Nejmocnější antigen-prezentující buňky známé jako dendritické buňky (DB), procházejí metabolickými změnami, které jsou klíčové pro jejich aktivaci a vývoj. Diferenciace DB je indukována stimulací GM-CSF a IL-4, která také zvyšuje expresi PGC1α (PPAR-γ kofaktor 1) a PPAR-γ (peroxisomový proliferátor-aktivovaný receptor-γ), což zase podporuje biosyntézu mitochondrií <ref name=":8"> Farache J, Zigmond E, Shakhar G, Jung S. Contributions of Dendritic Cells and Macrophages to Intestinal Homeostasis and Immune Defense. Immunol Cell Biol (2013) 91:232–9. doi: 10.1038/icb.2012.79</ref>, <ref name=":9">Ishikawa F, Niiro H, Iino T, Yoshida S, Saito N, Onohara S, et al. The Developmental Program of Human Dendritic Cells is Operated Independently of Conventional Myeloid and Lymphoid Pathways. Blood (2007) 110:3591–660. doi: 10.1182/blood-2007-02-071613</ref>. Geny pro oxidaci mastných kyselin (FAO) a oxidativní fosforylaci (OXPHOS) jsou zvýšeny v tolerogenních DB <ref name=":10">Malinarich F, Duan K, Hamid RA, Bijin A, Lin WX, Poidinger M, et al. High Mitochondrial Respiration and Glycolytic Capacity Represent a Metabolic Phenotype of Human Tolerogenic Dendritic Cells. J Immunol (2015) 194:5174–86. doi: 10.4049/jimmunol.1303316</ref>, které jsou stimulovány agonisty toll-like receptoru (TLR) <ref name=":11">Krawczyk CM, Holowka T, Sun J, Blagih J, Amiel E, DeBerardinis RJ, et al. Toll-Like Receptor-Induced Changes in Glycolytic Metabolism Regulate Dendritic Cell Activation. Blood (2010) 115:4742–9. doi: 10.1182/blood-2009-10-249540</ref>, <ref name=":12">Jantsch J, Chakravortty D, Turza N, Prechtel AT, Buchholz B, Gerlach RG, et al. Hypoxia and Hypoxia-Inducible Factor-1 Alpha Modulate Lipopolysaccharide-Induced Dendritic Cell Activation and Function. J Immunol (2008) 180:4697–705. doi: 10.4049/jimmunol.180.7.4697</ref>. Složitý vztah mezi metabolismem a imunologickou funkcí v DB během parazitárních infekcí je demonstrován dalším tolerogenním fenotypem, který je produkován aktivací AMP-aktivované kinázy (AMPK) a signalizováním adiponektinu <ref name=":13">Baghdadi M, Yoneda A, Yamashina T, Nagao H, Komohara Y, Nagai S, et al. TIM-4 Glycoprotein-Mediated Degradation of Dying Tumor Cells by Autophagy Leads to Reduced Antigen Presentation and Increased Immune Tolerance. Immunity (2013) 39:1070–81. doi: 10.1016/j.immuni.2013.09.014</ref>.
Nejmocnější antigen-prezentující buňky známé jako dendritické buňky (DB), procházejí metabolickými změnami, které jsou klíčové pro jejich aktivaci a vývoj. Diferenciace DB je indukována stimulací GM-CSF a IL-4, která také zvyšuje expresi PGC1α (PPAR-γ kofaktor 1) a PPAR-γ (peroxisomový proliferátor-aktivovaný receptor-γ), což zase podporuje biosyntézu mitochondrií <ref name=":8"> Farache J, Zigmond E, Shakhar G, Jung S. Contributions of Dendritic Cells and Macrophages to Intestinal Homeostasis and Immune Defense. Immunol Cell Biol (2013) 91:232–9. doi: 10.1038/icb.2012.79</ref>, <ref name=":9">Ishikawa F, Niiro H, Iino T, Yoshida S, Saito N, Onohara S, et al. The Developmental Program of Human Dendritic Cells is Operated Independently of Conventional Myeloid and Lymphoid Pathways. Blood (2007) 110:3591–660. doi: 10.1182/blood-2007-02-071613</ref>. Geny pro oxidaci mastných kyselin (FAO) a oxidativní fosforylaci (OXPHOS) jsou zvýšeny v tolerogenních DB <ref name=":10">Malinarich F, Duan K, Hamid RA, Bijin A, Lin WX, Poidinger M, et al. High Mitochondrial Respiration and Glycolytic Capacity Represent a Metabolic Phenotype of Human Tolerogenic Dendritic Cells. J Immunol (2015) 194:5174–86. doi: 10.4049/jimmunol.1303316</ref>, které jsou stimulovány agonisty toll-like receptoru (TLR) <ref name=":11">Krawczyk CM, Holowka T, Sun J, Blagih J, Amiel E, DeBerardinis RJ, et al. Toll-Like Receptor-Induced Changes in Glycolytic Metabolism Regulate Dendritic Cell Activation. Blood (2010) 115:4742–9. doi: 10.1182/blood-2009-10-249540</ref>, <ref name=":12">Jantsch J, Chakravortty D, Turza N, Prechtel AT, Buchholz B, Gerlach RG, et al. Hypoxia and Hypoxia-Inducible Factor-1 Alpha Modulate Lipopolysaccharide-Induced Dendritic Cell Activation and Function. J Immunol (2008) 180:4697–705. doi: 10.4049/jimmunol.180.7.4697</ref>. Složitý vztah mezi metabolismem a imunologickou funkcí v DB během parazitárních infekcí je demonstrován dalším tolerogenním fenotypem, který je produkován aktivací AMP-aktivované kinázy (AMPK) a signalizováním adiponektinu <ref name=":13">Baghdadi M, Yoneda A, Yamashina T, Nagao H, Komohara Y, Nagai S, et al. TIM-4 Glycoprotein-Mediated Degradation of Dying Tumor Cells by Autophagy Leads to Reduced Antigen Presentation and Increased Immune Tolerance. Immunity (2013) 39:1070–81. doi: 10.1016/j.immuni.2013.09.014</ref>.


== T buňky: Mastné kyseliny, glukóza a glutamin koordinují imunitní odpovědi ==
=== T buňky: Mastné kyseliny, glukóza a glutamin koordinují imunitní odpovědi ===
Během aktivace T buněk, které jsou klíčovými efektory v adaptivní imunitní odpovědi, procházejí dynamickými metabolickými změnami. Parazity indukující Th2 zvyšují syntézu IL-4, která způsobuje, že se CD4+ T buňky diferencují do Th2 buněk, které mají imunoprotektivní výhody <ref name=":14">Mosmann TR, Cherwinski H, Bond MW, Giedlin MA, Coffman RL. Two Types of Murine Helper T Cell Clone. I. Definition According to Profiles of Lymphokine Activities and Secreted Proteins. J Immunol (1986) 136:2348–57.</ref>. Uvolňování cytokinů, aktivace T buněk a proliferace závisejí na glukóze, glutaminu a mastných kyselinách. Rovnováha mezi efektorovými T buňkami (ETB) a regulátory T buněk (RTB), která ovlivňuje výsledek parazitárních infekcí, je ovlivněna oxidací mastných kyselin (FAO) <ref name=":15">Gerriets VA, Kishton RJ, Nichols AG, Macintyre AN, Inoue M, Ilkayeva O, et al. Metabolic Programming and PDHK1 Control CD4+ T Cell Subsets and Inflammation. J Clin Invest (2015) 125:194–207. doi: 10.1172/JCI76012</ref>.
Během aktivace T buněk, které jsou klíčovými efektory v adaptivní imunitní odpovědi, procházejí dynamickými metabolickými změnami. Parazity indukující Th2 zvyšují syntézu IL-4, která způsobuje, že se CD4+ T buňky diferencují do Th2 buněk, které mají imunoprotektivní výhody <ref name=":14">Mosmann TR, Cherwinski H, Bond MW, Giedlin MA, Coffman RL. Two Types of Murine Helper T Cell Clone. I. Definition According to Profiles of Lymphokine Activities and Secreted Proteins. J Immunol (1986) 136:2348–57.</ref>. Uvolňování cytokinů, aktivace T buněk a proliferace závisejí na glukóze, glutaminu a mastných kyselinách. Rovnováha mezi efektorovými T buňkami (ETB) a regulátory T buněk (RTB), která ovlivňuje výsledek parazitárních infekcí, je ovlivněna oxidací mastných kyselin (FAO) <ref name=":15">Gerriets VA, Kishton RJ, Nichols AG, Macintyre AN, Inoue M, Ilkayeva O, et al. Metabolic Programming and PDHK1 Control CD4+ T Cell Subsets and Inflammation. J Clin Invest (2015) 125:194–207. doi: 10.1172/JCI76012</ref>.
Metabolické terapie, včetně inhibice syntézy mastných kyselin nebo užití analogů glutaminu, mají terapeutický potenciál v infekcích Plasmodium a Leishmania tím, že zlepšují aktivity efektorových T buněk a snižují parazitemii <ref name=":16">Berod L, Friedrich C, Nandan A, Freitag J, Hagemann S, Harmrolfs K, et al. Erratum: De Novo Fatty Acid Synthesis Controls the Fate Between Regulatory T and T Helper 17 Cells. Nat Med (2015) 21:414. doi: 10.1038/nm0415-414d</ref>, <ref name=":17">Ibitokou SA, Dillon BE, Sinha M, Szczesny B, Delgadillo A, Reda Abdelrahman D, et al. Early Inhibition of Fatty Acid Synthesis Reduces Generation of Memory Precursor Effector T Cells in Chronic Infection. J Immunol (2018) 200:643–56. doi: 10.4049/jimmunol.1602110</ref>.
Metabolické terapie, včetně inhibice syntézy mastných kyselin nebo užití analogů glutaminu, mají terapeutický potenciál v infekcích Plasmodium a Leishmania tím, že zlepšují aktivity efektorových T buněk a snižují parazitemii <ref name=":16">Berod L, Friedrich C, Nandan A, Freitag J, Hagemann S, Harmrolfs K, et al. Erratum: De Novo Fatty Acid Synthesis Controls the Fate Between Regulatory T and T Helper 17 Cells. Nat Med (2015) 21:414. doi: 10.1038/nm0415-414d</ref>, <ref name=":17">Ibitokou SA, Dillon BE, Sinha M, Szczesny B, Delgadillo A, Reda Abdelrahman D, et al. Early Inhibition of Fatty Acid Synthesis Reduces Generation of Memory Precursor Effector T Cells in Chronic Infection. J Immunol (2018) 200:643–56. doi: 10.4049/jimmunol.1602110</ref>.


== Imunoregulační funkce B buněk v parazitárních infekcích ==
=== Imunoregulační funkce B buněk v parazitárních infekcích ===
B-lymfocyty, které jsou dobře známé pro tvorbu protilátek, podporují i imunoregulaci. V důsledku jejich expanze v reakci na parazitní infekce produkují regulační B buňky (Bregs) cytokiny, jako jsou TGF-β a IL-10, které zmírňují záněty. Zejména excretory-secretory products (ESP), které jsou produkovány parazity, způsobují diferenciaci Bregs pomocí metabolického přeprogramování zprostředkovaného PTEN a signalizace TLR-2. <ref name=":18">Wang L, Fu Y, Chu Y. Regulatory B Cells. Adv Exp Med Biol (2020) 1254:87–103. doi: 10.1007/978-981-15-3532-1_8</ref>, <ref name=":19">Saraiva M, O’Garra A. The Regulation of IL-10 Production by Immune Cells. Nat Rev Immunol (2010) 10:170–81. doi: 10.1038/nri2711</ref>, <ref name=":20">Yanaba K, Bouaziz JD, Haas KM, Poe JC, Fujimoto M, Tedder TF. Et Al. A Regulatory B Cell Subset With a Unique CD1dhiCD5+ Phenotype Controls T Cell-Dependent Inflammatory Responses. Immunity. (2008) 28:639–50. doi: 10.1016/j.immuni.2008.03.017</ref>, <ref name=":21">Pan W, Xu HW, Hao WT, Sun FF, Qin YF, Hao SS, et al. The Excretory-Secretory Products of Echinococcus Granulosus Protoscoleces Stimulated IL-10 Production in B Cells Via TLR-2 Signaling. BMC Immunol (2018) 19:29. doi: 10.1186/s12865-018-0267-7Yanaba K, Bouaziz JD, Haas KM, Poe JC, Fujimoto M, Tedder TF. Et Al. A Regulatory B Cell Subset With a Unique CD1dhiCD5+ Phenotype Controls T Cell-Dependent Inflammatory Responses. Immunity. (2008) 28:639–50. doi: 10.1016/j.immuni.2008.03.017</ref>)
B-lymfocyty, které jsou dobře známé pro tvorbu protilátek, podporují i imunoregulaci. V důsledku jejich expanze v reakci na parazitní infekce produkují regulační B buňky (Bregs) cytokiny, jako jsou TGF-β a IL-10, které zmírňují záněty. Zejména excretory-secretory products (ESP), které jsou produkovány parazity, způsobují diferenciaci Bregs pomocí metabolického přeprogramování zprostředkovaného PTEN a signalizace TLR-2. <ref name=":18">Wang L, Fu Y, Chu Y. Regulatory B Cells. Adv Exp Med Biol (2020) 1254:87–103. doi: 10.1007/978-981-15-3532-1_8</ref>, <ref name=":19">Saraiva M, O’Garra A. The Regulation of IL-10 Production by Immune Cells. Nat Rev Immunol (2010) 10:170–81. doi: 10.1038/nri2711</ref>, <ref name=":20">Yanaba K, Bouaziz JD, Haas KM, Poe JC, Fujimoto M, Tedder TF. Et Al. A Regulatory B Cell Subset With a Unique CD1dhiCD5+ Phenotype Controls T Cell-Dependent Inflammatory Responses. Immunity. (2008) 28:639–50. doi: 10.1016/j.immuni.2008.03.017</ref>, <ref name=":21">Pan W, Xu HW, Hao WT, Sun FF, Qin YF, Hao SS, et al. The Excretory-Secretory Products of Echinococcus Granulosus Protoscoleces Stimulated IL-10 Production in B Cells Via TLR-2 Signaling. BMC Immunol (2018) 19:29. doi: 10.1186/s12865-018-0267-7Yanaba K, Bouaziz JD, Haas KM, Poe JC, Fujimoto M, Tedder TF. Et Al. A Regulatory B Cell Subset With a Unique CD1dhiCD5+ Phenotype Controls T Cell-Dependent Inflammatory Responses. Immunity. (2008) 28:639–50. doi: 10.1016/j.immuni.2008.03.017</ref>)


Verze z 7. 6. 2024, 17:44

ikona
Tento článek potřebuje úpravy.
Můžete Wikipedii pomoci tím, že ho vylepšíte. Jak by měly články vypadat, popisují stránky Vzhled a styl, Encyklopedický styl a Odkazy.
Konkrétní problémy: standardní úvod a encyklopedický styl, wikifikace

Imunometabolismus je poměrně nová vědecká disciplína, která se zabývá interakcí mezi buněčným metabolismem a funkcí imunitních buněk. Změny v metabolismu vyvolávají změny v imunitních funkcích, zároveň různé imunitní mediátory mohou ovlivnit metabolismus buněk. Díky technologickým pokrokům v posledních desetiletích bylo možné začít studovat imunologii a metabolismus ne jako oddělené disciplíny, ale jako vzájemně propojené procesy s obousměrnou regulací a velkým významem i pro klinický výzkum. Nicméně, tato disciplína je ve svých počátcích a vliv metabolismu na imunitní funkce bude do budoucna jistě velkým tématem.

Mezi základní, a také nejvíce prozkoumané, dráhy buněčného metabolismu patří glykolýza, pentózofosfátová dráha (z angličtiny pentose-phosphate pathway, PPP), citrátový cyklus, oxidativní fosforylace, oxidace mastných kyselin (β oxidace) a syntéza mastných kyselin. Různé typy imunitních buněk využívají různé metabolické dráhy jako zdroj energie pro svou funkci. I v rámci jedné buňky může dojít ke změně v metabolického fungování, přičemž jednou z nejvýznamnějších změn je přesmyk na preferenční využívání glykolýzy při aktivaci prozánětlivých imunitních buněk. Tento přesmyk je provázen zvýšením příjmu glukózy do buněk, zvýšením produkce laktátu, a naopak snížením aktivity oxidativní fosforylace. Preferenční využívání glykolytického metabolismu i za přítomnosti kyslíku bylo pojmenováno jako Warburgův efekt, který byl nejprve pozorován u nádorových buněk a později bylo objeveno, že je to i obecný jev provázející aktivaci imunitních buněk, zejména těch s prozánětlivým působením. Největším přínosem přesmyku na zdánlivě méně výhodný metabolismus je rychlé generování ATP a meziproduktů využitelných pro biosyntetické dráhy. [1][2]

Imunometabolismus parazitárních infekcí

Po celou historii se parazitární infekce vyvíjely a koexistovaly společně s lidmi, využívajíce složité taktiky k ovlivňování imunitních reakcí hostitele a metabolických drah [3]. Rozluštění složitých mechanismů, které leží v základu těchto infekcí, vyžaduje porozumění interakce mezi metabolismem a imunitou. Obor imunometabolismu, který je stále v plenkách, poskytuje výzkumníkům nový pohled na to, jak parazité ovlivňují imunitní a metabolické systémy svých hostitelů [4].

Makrofágy: Využití metabolického reprogramování k současné obraně

Makrofágy jsou první linií obrany proti parazitárním infekcím, protože jsou důležitou součástí vrozené imunity. Imunitní odpověď je determinována dichotomií polarizace makrofágů M1 a M2, z nichž každý je spojen s jedinečnými metabolickými vlastnostmi [5]. Zatímco makrofágy M2, které převládají při chronických helmitních infekcích, udržují mitocondriální respiraci a oxidační fosforylaci (OXPHOS), makrofágy M1 prokazují zvýšenou glykolýzu [1]. Helicopteroides polygyrus a Schistosoma mansoni jsou dva příklady parazitů, kteří způsobují polarizaci M2, což usnadňuje reprogramování lipidového metabolismu a dlouhodobou odolnost proti parazitům [6]. Známý svou funkcí v lipidovém a glukózovém metabolismu je tumorový supresorový gen fosfatáza a tensin homolog (PTEN), jde o důležitý modulátor [7]. PTEN by mohl být cílem pro zabránění fibróze způsobené druhy Schistosoma, protože potlačuje aktivaci glukolipidového metabolismu vyvolaného parazitem odvozeným rozpustným antigenem vajíčka (SEA), když je nadměrně exprimován [8].

Integrace metabolických událostí v prezentaci antigenů dendritickými buňkami

Nejmocnější antigen-prezentující buňky známé jako dendritické buňky (DB), procházejí metabolickými změnami, které jsou klíčové pro jejich aktivaci a vývoj. Diferenciace DB je indukována stimulací GM-CSF a IL-4, která také zvyšuje expresi PGC1α (PPAR-γ kofaktor 1) a PPAR-γ (peroxisomový proliferátor-aktivovaný receptor-γ), což zase podporuje biosyntézu mitochondrií [9], [10]. Geny pro oxidaci mastných kyselin (FAO) a oxidativní fosforylaci (OXPHOS) jsou zvýšeny v tolerogenních DB [11], které jsou stimulovány agonisty toll-like receptoru (TLR) [12], [13]. Složitý vztah mezi metabolismem a imunologickou funkcí v DB během parazitárních infekcí je demonstrován dalším tolerogenním fenotypem, který je produkován aktivací AMP-aktivované kinázy (AMPK) a signalizováním adiponektinu [14].

T buňky: Mastné kyseliny, glukóza a glutamin koordinují imunitní odpovědi

Během aktivace T buněk, které jsou klíčovými efektory v adaptivní imunitní odpovědi, procházejí dynamickými metabolickými změnami. Parazity indukující Th2 zvyšují syntézu IL-4, která způsobuje, že se CD4+ T buňky diferencují do Th2 buněk, které mají imunoprotektivní výhody [15]. Uvolňování cytokinů, aktivace T buněk a proliferace závisejí na glukóze, glutaminu a mastných kyselinách. Rovnováha mezi efektorovými T buňkami (ETB) a regulátory T buněk (RTB), která ovlivňuje výsledek parazitárních infekcí, je ovlivněna oxidací mastných kyselin (FAO) [16]. Metabolické terapie, včetně inhibice syntézy mastných kyselin nebo užití analogů glutaminu, mají terapeutický potenciál v infekcích Plasmodium a Leishmania tím, že zlepšují aktivity efektorových T buněk a snižují parazitemii [17], [18].

Imunoregulační funkce B buněk v parazitárních infekcích

B-lymfocyty, které jsou dobře známé pro tvorbu protilátek, podporují i imunoregulaci. V důsledku jejich expanze v reakci na parazitní infekce produkují regulační B buňky (Bregs) cytokiny, jako jsou TGF-β a IL-10, které zmírňují záněty. Zejména excretory-secretory products (ESP), které jsou produkovány parazity, způsobují diferenciaci Bregs pomocí metabolického přeprogramování zprostředkovaného PTEN a signalizace TLR-2. [19], [20], [21], [22])

Reference

  1. ↑ a b O’Neill LA, Kishton RJ, Rathmell J. A Guide to Immunometabolism for Immunologists. Nat Rev Immunol (2016) 16:553–65. doi: 10.1038/nri.2016.70
  2. ↑ VIOLA, Antonella; MUNARI, Fabio; SÁNCHEZ-RODRÍGUEZ, Ricardo. The Metabolic Signature of Macrophage Responses. Frontiers in Immunology. 2019-07-03, roč. 10. Dostupné online [cit. 2024-06-07]. ISSN 1664-3224. DOI 10.3389/fimmu.2019.01462. (English) 
  3. ↑ Youm YH, Horvath TL, Mangelsdorf DJ, Kliewer SA, Dixit VD. Prolongevity Hormone FGF21 Protects Against Immune Senescence by Delaying Age-Related Thymic Involution. Proc Natl Acad Sci USA (2016) 113:1026–31. doi: 10.1073/pnas.1514511113
  4. ↑ Mathis D, Shoelson SE. Immunometabolism: An Emerging Frontier. Nat Rev Immunol (2011) 11:81. doi: 10.1038/nri2922
  5. ↑ C E, Saunders, J McConville M. Immunometabolism of Leishmania Granulomas. Immunol Cell Biol (2020) 98:832–44. doi: 10.1111/imcb.12394
  6. ↑ Kannan Y, Perez-Lloret J, Li Y, Entwistle LJ, Khoury H, Papoutsopoulou S, et al. TPL-2 Regulates Macrophage Lipid Metabolism and M2 Differentiation to Control TH2-Mediated Immunopathology. PloS Pathog (2016) 12:e1005783. doi: 10.1371/journal.ppat.1005783
  7. ↑ Garcia-Cao I, Song MS, Hobbs RM, Laurent G, Giorgi C, de Boer VC, et al. Systemic Elevation of PTEN Induces a Tumor-Suppressive Metabolic State. Cell. (2012) 149:49–62. doi: 10.1016/j.cell.2012.02.030
  8. ↑ Yang X, Ding W, Qian X, Jiang P, Chen Q, Zhang X, et al. Schistosoma Japonicum Infection Leads to the Reprogramming of Glucose and Lipid Metabolism in the Colon of Mice. Front Vet Sci (2021) 8:645807. doi: 10.3389/fvets.2021.645807
  9. ↑ Farache J, Zigmond E, Shakhar G, Jung S. Contributions of Dendritic Cells and Macrophages to Intestinal Homeostasis and Immune Defense. Immunol Cell Biol (2013) 91:232–9. doi: 10.1038/icb.2012.79
  10. ↑ Ishikawa F, Niiro H, Iino T, Yoshida S, Saito N, Onohara S, et al. The Developmental Program of Human Dendritic Cells is Operated Independently of Conventional Myeloid and Lymphoid Pathways. Blood (2007) 110:3591–660. doi: 10.1182/blood-2007-02-071613
  11. ↑ Malinarich F, Duan K, Hamid RA, Bijin A, Lin WX, Poidinger M, et al. High Mitochondrial Respiration and Glycolytic Capacity Represent a Metabolic Phenotype of Human Tolerogenic Dendritic Cells. J Immunol (2015) 194:5174–86. doi: 10.4049/jimmunol.1303316
  12. ↑ Krawczyk CM, Holowka T, Sun J, Blagih J, Amiel E, DeBerardinis RJ, et al. Toll-Like Receptor-Induced Changes in Glycolytic Metabolism Regulate Dendritic Cell Activation. Blood (2010) 115:4742–9. doi: 10.1182/blood-2009-10-249540
  13. ↑ Jantsch J, Chakravortty D, Turza N, Prechtel AT, Buchholz B, Gerlach RG, et al. Hypoxia and Hypoxia-Inducible Factor-1 Alpha Modulate Lipopolysaccharide-Induced Dendritic Cell Activation and Function. J Immunol (2008) 180:4697–705. doi: 10.4049/jimmunol.180.7.4697
  14. ↑ Baghdadi M, Yoneda A, Yamashina T, Nagao H, Komohara Y, Nagai S, et al. TIM-4 Glycoprotein-Mediated Degradation of Dying Tumor Cells by Autophagy Leads to Reduced Antigen Presentation and Increased Immune Tolerance. Immunity (2013) 39:1070–81. doi: 10.1016/j.immuni.2013.09.014
  15. ↑ Mosmann TR, Cherwinski H, Bond MW, Giedlin MA, Coffman RL. Two Types of Murine Helper T Cell Clone. I. Definition According to Profiles of Lymphokine Activities and Secreted Proteins. J Immunol (1986) 136:2348–57.
  16. ↑ Gerriets VA, Kishton RJ, Nichols AG, Macintyre AN, Inoue M, Ilkayeva O, et al. Metabolic Programming and PDHK1 Control CD4+ T Cell Subsets and Inflammation. J Clin Invest (2015) 125:194–207. doi: 10.1172/JCI76012
  17. ↑ Berod L, Friedrich C, Nandan A, Freitag J, Hagemann S, Harmrolfs K, et al. Erratum: De Novo Fatty Acid Synthesis Controls the Fate Between Regulatory T and T Helper 17 Cells. Nat Med (2015) 21:414. doi: 10.1038/nm0415-414d
  18. ↑ Ibitokou SA, Dillon BE, Sinha M, Szczesny B, Delgadillo A, Reda Abdelrahman D, et al. Early Inhibition of Fatty Acid Synthesis Reduces Generation of Memory Precursor Effector T Cells in Chronic Infection. J Immunol (2018) 200:643–56. doi: 10.4049/jimmunol.1602110
  19. ↑ Wang L, Fu Y, Chu Y. Regulatory B Cells. Adv Exp Med Biol (2020) 1254:87–103. doi: 10.1007/978-981-15-3532-1_8
  20. ↑ Saraiva M, O’Garra A. The Regulation of IL-10 Production by Immune Cells. Nat Rev Immunol (2010) 10:170–81. doi: 10.1038/nri2711
  21. ↑ Yanaba K, Bouaziz JD, Haas KM, Poe JC, Fujimoto M, Tedder TF. Et Al. A Regulatory B Cell Subset With a Unique CD1dhiCD5+ Phenotype Controls T Cell-Dependent Inflammatory Responses. Immunity. (2008) 28:639–50. doi: 10.1016/j.immuni.2008.03.017
  22. ↑ Pan W, Xu HW, Hao WT, Sun FF, Qin YF, Hao SS, et al. The Excretory-Secretory Products of Echinococcus Granulosus Protoscoleces Stimulated IL-10 Production in B Cells Via TLR-2 Signaling. BMC Immunol (2018) 19:29. doi: 10.1186/s12865-018-0267-7Yanaba K, Bouaziz JD, Haas KM, Poe JC, Fujimoto M, Tedder TF. Et Al. A Regulatory B Cell Subset With a Unique CD1dhiCD5+ Phenotype Controls T Cell-Dependent Inflammatory Responses. Immunity. (2008) 28:639–50. doi: 10.1016/j.immuni.2008.03.017
Citováno z „https://cs.wikipedia.org/w/index.php?title=Imunometabolismus&oldid=23984977“