Μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Science από το Ίδρυμα Champalimaud αποκαλύπτει έναν εκπληκτικό νέο ρόλο για το ανοσοποιητικό σύστημα. Κατά τη διάρκεια περιόδων χαμηλής ενέργειας –όπως η διαλείπουσα νηστεία ή η άσκηση– τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος παρεμβαίνουν για να ρυθμίσουν τα επίπεδα σακχάρου στο αίμα, ενεργώντας ως ο «ταχυδρόμος» σε μια άγνωστη μέχρι τώρα τριμερή συνομιλία μεταξύ του νευρικού, του ανοσοποιητικού και του ορμονικού συστήματος.
Αυτά τα ευρήματα, που δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Science, ανοίγουν νέες προσεγγίσεις για τη διαχείριση καταστάσεων όπως ο διαβήτης, η παχυσαρκία και ο καρκίνος.
Επανεξέταση του ανοσοποιητικού συστήματος
«Για δεκαετίες, η ανοσολογία κυριαρχείται από την εστίαση στην ανοσία και τη μόλυνση», λέει ο Henrique Veiga-Fernandes, επικεφαλής του Εργαστηρίου Ανοσοφυσιολογίας στο Ίδρυμα Champalimaud. «Αλλά αρχίζουμε να συνειδητοποιούμε ότι το ανοσοποιητικό σύστημα κάνει πολλά περισσότερα από αυτό».
Η γλυκόζη, ένα απλό σάκχαρο, είναι το κύριο καύσιμο για τον εγκέφαλο και τους μυς μας. Η διατήρηση σταθερών επιπέδων σακχάρου στο αίμα είναι ζωτικής σημασίας για την επιβίωσή μας, ειδικά κατά τη διάρκεια της νηστείας ή της παρατεταμένης σωματικής δραστηριότητας, όταν οι ενεργειακές απαιτήσεις είναι υψηλές και η πρόσληψη τροφής χαμηλή.
Παραδοσιακά, η ρύθμιση του σακχάρου στο αίμα αποδίδεται στις ορμόνες ινσουλίνη και γλυκαγόνη, που παράγονται και οι δύο από το πάγκρεας. Η ινσουλίνη μειώνει τη γλυκόζη στο αίμα προάγοντας την πρόσληψή της στα κύτταρα, ενώ η γλυκαγόνη την ανεβάζει δίνοντας σήμα στο ήπαρ να απελευθερώσει γλυκόζη από αποθηκευμένες πηγές.
Ο Veiga-Fernandes και η ομάδα του υποψιάστηκαν ότι υπήρχαν περισσότερα στην ιστορία. «Για παράδειγμα», σημειώνει, «ορισμένα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος ρυθμίζουν τον τρόπο με τον οποίο το σώμα απορροφά το λίπος από τα τρόφιμα, και πρόσφατα δείξαμε ότι οι αλληλεπιδράσεις εγκεφάλου-ανοσοποιητικού βοηθούν στον έλεγχο του μεταβολισμού του λίπους και της παχυσαρκίας. Αυτό μας έκανε να σκεφτούμε – θα μπορούσαν το νευρικό και το ανοσοποιητικό σύστημα να συνεργαστούν για να ρυθμίσουν άλλες βασικές διαδικασίες, όπως τα επίπεδα σακχάρου στο αίμα;».
Ένα νέο κύκλωμα αποκαλύφθηκε
Για να διερευνήσουν αυτή την ιδέα, οι ερευνητές πραγματοποίησαν πειράματα σε ποντίκια. Χρησιμοποίησαν γενετικά τροποποιημένα ποντίκια που δεν είχαν συγκεκριμένα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος για να παρατηρήσουν τις επιπτώσεις τους στα επίπεδα σακχάρου στο αίμα.
Ανακάλυψαν ότι τα ποντίκια που τους έλειπε ένας τύπος ανοσοκυττάρου που ονομάζεται ILC2 δεν μπορούσαν να παράγουν αρκετή γλυκαγόνη –την ορμόνη που αυξάνει το σάκχαρο στο αίμα– και τα επίπεδα γλυκόζης τους έπεσαν πολύ χαμηλά.
«Όταν μεταμοσχεύσαμε ILC2 σε αυτά τα ανεπαρκή ποντίκια, το σάκχαρο στο αίμα τους επέστρεψε στο φυσιολογικό, επιβεβαιώνοντας τον ρόλο αυτών των κυττάρων του ανοσοποιητικού στη σταθεροποίηση της γλυκόζης όταν η ενέργεια είναι σπάνια», εξηγεί ο Veiga-Fernandes.
Συνειδητοποιώντας ότι το ανοσοποιητικό σύστημα θα μπορούσε να επηρεάσει μια ορμόνη τόσο ζωτικής σημασίας όσο η γλυκαγόνη, η ομάδα ήξερε ότι επρόκειτο για κάτι σημαντικό. Αλλά τους άφησε να ρωτήσουν: πώς ακριβώς λειτουργεί αυτή η διαδικασία; Η απάντηση τους οδήγησε σε μια πολύ απροσδόκητη κατεύθυνση.
«Πιστεύαμε ότι όλα αυτά ρυθμίζονται στο συκώτι γιατί εκεί ασκεί τη λειτουργία της η γλυκαγόνη. Αλλά τα δεδομένα μας συνέχισαν να μας λένε ότι όλα τα σημαντικά συνέβαιναν μεταξύ του εντέρου και του παγκρέατος».
Χρησιμοποιώντας προηγμένες μεθόδους επισήμανσης κυττάρων, η ομάδα επισήμανε τα κύτταρα ILC2 στο έντερο, δίνοντάς τους έναν δείκτη λάμψης στο σκοτάδι. Μετά από νηστεία, διαπίστωσαν ότι αυτά τα κύτταρα είχαν ταξιδέψει στο πάγκρεας. «Μια από τις μεγαλύτερες εκπλήξεις ήταν η ανακάλυψη ότι το ανοσοποιητικό σύστημα διεγείρει την παραγωγή της ορμόνης γλυκαγόνης στέλνοντας κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος σε ένα ταξίδι σε διάφορα όργανα».
Μόλις εισέλθουν στο πάγκρεας, αυτά τα κύτταρα του ανοσοποιητικού απελευθερώνουν κυτοκίνες –μικροσκοπικούς χημικούς αγγελιοφόρους– που καθοδηγούν τα παγκρεατικά κύτταρα να παράγουν την ορμόνη γλυκαγόνη. Η αύξηση της γλυκαγόνης δίνει στη συνέχεια σήμα στο ήπαρ να απελευθερώσει γλυκόζη. «Όταν μπλοκάραμε αυτές τις κυτοκίνες, τα επίπεδα γλυκαγόνης έπεσαν, αποδεικνύοντας ότι είναι απαραίτητα για τη διατήρηση των επιπέδων σακχάρου στο αίμα».
«Αυτό που είναι αξιοσημείωτο εδώ είναι ότι βλέπουμε μαζική μετανάστευση κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος μεταξύ του εντέρου και του παγκρέατος, ακόμη και απουσία μόλυνσης», προσθέτει. «Αυτό δείχνει ότι τα κύτταρα του ανοσοποιητικού δεν είναι απλώς στρατιώτες που σκληραγωγούνται από τη μάχη που αντιμετωπίζουν απειλές – λειτουργούν επίσης ως ανταποκριτές έκτακτης ανάγκης, παρεμβαίνοντας για να προσφέρουν κρίσιμα ενεργειακά αποθέματα και να διατηρήσουν τη σταθερότητα σε περιόδους ανάγκης».
Αποδεικνύεται ότι αυτή η μετανάστευση ενορχηστρώνεται από το νευρικό σύστημα. Κατά τη διάρκεια της νηστείας, οι νευρώνες στο έντερο που συνδέονται με τον εγκέφαλο απελευθερώνουν χημικά σήματα που συνδέονται με τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος, λέγοντάς τους να εγκαταλείψουν το έντερο και να πάνε σε έναν νέο «ταχυδρομικό κώδικα» στο πάγκρεας, μέσα σε λίγες ώρες.
Η μελέτη έδειξε ότι αυτά τα νευρικά σήματα αλλάζουν τη δραστηριότητα των κυττάρων του ανοσοποιητικού, καταστέλλοντας τα γονίδια που τα αγκυροβολούν στο έντερο, επιτρέποντάς τους να μετακινηθούν εκεί που χρειάζονται.
Επιπτώσεις για τη νηστεία και την άσκηση
«Αυτή είναι η πρώτη απόδειξη ενός πολύπλοκου νευροανοσο-ορμονικού κυκλώματος», παρατηρεί ο Veiga-Fernandes. «Δείχνει πώς το νευρικό, το ανοσοποιητικό και το ορμονικό σύστημα συνεργάζονται για να επιτρέψουν μια από τις πιο βασικές διαδικασίες του σώματος – την παραγωγή γλυκόζης όταν η ενέργεια είναι σπάνια».
«Τα ποντίκια μοιράζονται πολλά θεμελιώδη βιολογικά συστήματα με τους ανθρώπους, γεγονός που υποδηλώνει ότι αυτός ο διάλογος μεταξύ των οργάνων συμβαίνει και στους ανθρώπους όταν νηστεύουν ή όταν ασκούνται. Κατανοώντας τον ρόλο των ILC2 και τη ρύθμισή τους από το νευρικό σύστημα, μπορούμε να εκτιμήσουμε καλύτερα πώς αυτές οι καθημερινές δραστηριότητες υποστηρίζουν τη μεταβολική υγεία. Κρυφακούμε συζητήσεις μεταξύ οργάνων που δεν έχουμε ακούσει ποτέ πριν».
Προσθέτει ότι το ανοσοποιητικό σύστημα πιθανότατα εξελίχθηκε ως προστασία κατά τη διάρκεια αντιξοοτήτων, επισημαίνοντας ότι οι πρόγονοί μας δεν είχαν την πολυτέλεια των τριών γευμάτων την ημέρα και, αν ήταν τυχεροί, θα μπορούσαν να είχαν καταφέρει μόνο ένα. Αυτή η εξελικτική πίεση θα πίεζε το σώμα μας να βρει τρόπους να διασφαλίσει ότι κάθε κύτταρο θα λάβει την ενέργεια που χρειάζεται.
«Γνωρίζουμε από καιρό ότι ο εγκέφαλος μπορεί να δώσει απευθείας σήμα στο πάγκρεας να απελευθερώσει ορμόνες γρήγορα, αλλά η δουλειά μας δείχνει ότι μπορεί επίσης να ενισχύσει έμμεσα την παραγωγή γλυκαγόνης μέσω των ανοσοκυττάρων, καθιστώντας το σώμα καλύτερα εξοπλισμένο για να χειρίζεται αποτελεσματικά τη νηστεία και την έντονη σωματική δραστηριότητα».
Καρκίνος, διαβήτης και όχι μόνο
Τα ευρήματα θα μπορούσαν να ανοίξουν νέες πόρτες για τη διαχείριση μιας σειράς καταστάσεων, ιδίως για την έρευνα για τον καρκίνο. Οι νευροενδοκρινείς όγκοι του παγκρέατος και ο καρκίνος του ήπατος μπορούν να παραβιάσουν τις μεταβολικές διεργασίες του σώματος, χρησιμοποιώντας γλυκαγόνη για να αυξήσουν την παραγωγή γλυκόζης και να τροφοδοτήσουν την ανάπτυξή τους.
Στον προχωρημένο καρκίνο του ήπατος, αυτή η διαδικασία μπορεί να οδηγήσει σε καχεξία που σχετίζεται με τον καρκίνο, μια κατάσταση που χαρακτηρίζεται από σοβαρή απώλεια βάρους και μυϊκή απώλεια. Η κατανόηση αυτών των μηχανισμών θα μπορούσε να βοηθήσει στην ανάπτυξη καλύτερων θεραπειών.
«Η εξισορρόπηση του σακχάρου στο αίμα είναι επίσης κρίσιμη, όχι μόνο για την πρόληψη της παχυσαρκίας, αλλά και για την αντιμετώπιση της παγκόσμιας επιδημίας διαβήτη, η οποία επηρεάζει εκατοντάδες εκατομμύρια ανθρώπους», παρατηρεί ο Veiga-Fernandes. «Η στόχευση αυτών των νευροανοσοποιητικών οδών θα μπορούσε να προσφέρει μια νέα προσέγγιση στην πρόληψη και τη θεραπεία».
«Αυτή η μελέτη αποκαλύπτει ένα επίπεδο επικοινωνίας μεταξύ των συστημάτων του σώματος που μόλις αρχίζουμε να αντιλαμβανόμαστε», καταλήγει.
«Θέλουμε να κατανοήσουμε πώς λειτουργεί ή όχι αυτή η ενδοοργανική επικοινωνία σε άτομα με καρκίνο, χρόνια φλεγμονή, υψηλό στρες ή παχυσαρκία. Τελικά, στοχεύουμε να αξιοποιήσουμε αυτά τα αποτελέσματα για να βελτιώσουμε τις θεραπείες για ορμονικές και μεταβολικές διαταραχές».
