Για δεκαετίες, είναι γνωστό ότι τα άτομα με διαβήτη διατρέχουν σημαντικά αυξημένο κίνδυνο να αναπτύξουν σοβαρή πνευμονική νόσο εάν μολυνθούν από ιούς όπως η γρίπη, καθώς και από βακτήρια και μύκητες. Όταν ξεκίνησε η πανδημία του COVID-19 στις αρχές του 2020, αυτό το μυστηριώδες φαινόμενο απέκτησε ακόμη πιο πιεστική σημασία: Κατέστη σαφές ότι τα άτομα με διαβήτη διέτρεχαν σημαντικά υψηλότερο κίνδυνο να εμφανίσουν σοβαρή, ακόμη και θανατηφόρα, πνευμονοπάθεια μετά την ανάπτυξη μιας σοβαρής μορφής τον ιό, αλλά κανείς δεν κατάλαβε γιατί. Στην πραγματικότητα, περίπου το 35 τοις εκατό των ατόμων με COVID-19 που πέθαναν κατά τη διάρκεια της πανδημίας είχαν διαβήτη.
Τώρα, έρευνα που διεξήχθη στο Ινστιτούτο Επιστήμης Weizmann και δημοσιεύτηκε στο Nature, αποκάλυψε πώς, στους διαβητικούς, τα υψηλά επίπεδα σακχάρου στο αίμα διαταράσσουν τη λειτουργία βασικών υποσυνόλων κυττάρων στους πνεύμονες που ρυθμίζουν την ανοσολογική απόκριση. Προσδιορίζει επίσης μια πιθανή στρατηγική για την αντιστροφή αυτής της ευαισθησίας και τη διάσωση ζωών.
Η ομάδα του καθηγητή Eran Elinav στο εργαστήριό του στο Weizmann, με επικεφαλής τους Δρ. Samuel Nobs, Aleksandra Kolodziejczyk και Suhaib K. Abdeen, υπέβαλε πολλαπλά μοντέλα ποντικών διαβήτη τύπου 1 και 2 σε μια ποικιλία ιογενών πνευμονικών λοιμώξεων. Ακριβώς όπως στους διαβητικούς ανθρώπους, σε όλα αυτά τα μοντέλα τα διαβητικά ποντίκια ανέπτυξαν μια σοβαρή, θανατηφόρα πνευμονική λοίμωξη μετά από έκθεση σε παθογόνα των πνευμόνων όπως η γρίπη. Η ανοσολογική αντίδραση, η οποία στους μη διαβητικούς εξαλείφει τη μόλυνση και οδηγεί στην επούλωση των ιστών, διαταράχθηκε σοβαρά στα διαβητικά ποντίκια, οδηγώντας σε ανεξέλεγκτη μόλυνση, βλάβη των πνευμόνων και τελικά θάνατο.
Στη συνέχεια, για να αποκωδικοποιήσει τη βάση αυτού του αυξημένου κινδύνου, η ομάδα πραγματοποίησε μια αξιολόγηση της γονιδιακής έκφρασης σε επίπεδο μεμονωμένων κυττάρων, σε περισσότερα από 150.000 μεμονωμένα κύτταρα στους πνεύμονες μολυσμένων διαβητικών και μη διαβητικών ποντικών. Οι ερευνητές πραγματοποίησαν επίσης μια εκτεταμένη σειρά πειραμάτων που αφορούσαν ανοσοποιητικούς και μεταβολικούς μηχανισμούς, καθώς και μια σε βάθος αξιολόγηση της έκφρασης των γονιδίων του ανοσοποιητικού κυττάρου σε μολυσμένα διαβητικά ποντίκια. Στα διαβητικά ποντίκια εντόπισαν μια δυσλειτουργία ορισμένων δενδριτικών κυττάρων του πνεύμονα, των ανοσοκυττάρων που ενορχηστρώνουν μια στοχευμένη ανοσοαπόκριση έναντι παθογόνων λοιμώξεων. «Τα υψηλά επίπεδα σακχάρου στο αίμα διαταράσσουν σοβαρά ορισμένα υποσύνολα δενδριτικών κυττάρων στον πνεύμονα, εμποδίζοντας αυτούς τους φύλακες από το να στείλουν τα μοριακά μηνύματα που ενεργοποιούν την κρίσιμης σημασίας ανοσοαπόκριση», λέει ο Nobs, ο πρώτος συγγραφέας της μελέτης. «Ως αποτέλεσμα, η μόλυνση μαίνεται, ανεξέλεγκτη».
Είναι σημαντικό ότι οι επιστήμονες ανακάλυψαν πώς τα υψηλά επίπεδα σακχάρου στα διαβητικά ποντίκια διαταράσσουν τη φυσιολογική λειτουργία των δενδριτικών κυττάρων του πνεύμονα κατά τη διάρκεια της μόλυνσης. Ο αλλοιωμένος μεταβολισμός του σακχάρου σε αυτά τα κύτταρα οδήγησε στη συσσώρευση μεταβολικών υποπροϊόντων που διατάραξαν σημαντικά τη φυσιολογική ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης, οδηγώντας σε ανώμαλη παραγωγή ανοσοποιητικής πρωτεΐνης.
«Αυτό θα μπορούσε να εξηγήσει γιατί η λειτουργία αυτών των κυττάρων διαταράσσεται στον διαβήτη και γιατί το ανοσοποιητικό σύστημα δεν είναι σε θέση να δημιουργήσει μια αποτελεσματική άμυνα κατά των λοιμώξεων», λέει ο Kolodziejczyk, μεταδιδακτορικός συνεργάτης που ήταν συνεπικεφαλής της μελέτης ως πρώτος συν-συγγραφέας.
Στη συνέχεια, οι επιστήμονες διερεύνησαν τρόπους για την πρόληψη των επιβλαβών επιπτώσεων των υψηλών επιπέδων σακχάρου στα δενδριτικά κύτταρα του πνεύμονα, ως μέσο μείωσης του κινδύνου μόλυνσης στα διαβητικά ζώα. Πράγματι, ο αυστηρός έλεγχος των επιπέδων σακχάρου στο αίμα με συμπλήρωμα ινσουλίνης ώθησε τα δενδριτικά κύτταρα να ανακτήσουν την ικανότητά τους να δημιουργήσουν μια προστατευτική ανοσολογική απόκριση που θα μπορούσε να αποτρέψει τον καταρράκτη των γεγονότων που οδηγούσαν σε μια σοβαρή, απειλητική για τη ζωή ιογενή λοίμωξη των πνευμόνων. Εναλλακτικά, η χορήγηση μικρών μορίων που αντιστρέφουν την επαγόμενη από το σάκχαρο ρυθμιστική βλάβη διόρθωσε τη δυσλειτουργία των δενδριτικών κυττάρων και τους επέτρεψε να δημιουργήσουν μια προστατευτική ανοσοαπόκριση παρά την παρουσία υψηλών επιπέδων σακχάρου.
«Η διόρθωση των επιπέδων σακχάρου στο αίμα ή η χρήση φαρμάκων για την αναστροφή της γονιδιακής ρυθμιστικής βλάβης που προκαλείται από το υψηλό σάκχαρο, επέτρεψε στην ομάδα μας να επαναφέρει τη λειτουργία των δενδριτικών κυττάρων στο φυσιολογικό», λέει άλλος ένας συμμετέχων της μελέτης. «Αυτό ήταν πολύ συναρπαστικό γιατί σημαίνει ότι μπορεί να είναι δυνατό να αποκλειστεί η προκαλούμενη από διαβήτη ευαισθησία σε ιογενείς πνευμονικές λοιμώξεις και τις καταστροφικές συνέπειές τους».
Με πάνω από 500 εκατομμύρια ανθρώπους σε όλο τον κόσμο να έχουν προσβληθεί από διαβήτη και με τη συχνότητα εμφάνισης του διαβήτη να αναμένεται να αυξηθεί τις επόμενες δεκαετίες, η νέα έρευνα έχει σημαντικές, υποσχόμενες κλινικές επιπτώσεις.
«Τα ευρήματά μας παρέχουν, για πρώτη φορά, μια εξήγηση για το γιατί οι διαβητικοί είναι πιο επιρρεπείς σε λοίμωξη του αναπνευστικού», λέει ο Elinav. «Ο έλεγχος των επιπέδων σακχάρου μπορεί να καταστήσει δυνατό τη μείωση αυτού του έντονου κινδύνου που σχετίζεται με τον διαβήτη. Σε διαβητικούς ασθενείς των οποίων τα επίπεδα σακχάρου δεν ομαλοποιούνται εύκολα, φάρμακα μικρού μορίου μπορεί να διορθώσουν τις γονιδιακές αλλοιώσεις που προκαλούνται από τα υψηλά επίπεδα σακχάρου, ανακουφίζοντας ή ακόμη και αποτρέποντας τη σοβαρή λοίμωξη των πνευμόνων. Η τοπική χορήγηση τέτοιων θεραπειών μέσω εισπνοής μπορεί να ελαχιστοποιήσει τις ανεπιθύμητες ενέργειες ενώ ενισχύει την αποτελεσματικότητα και αξίζει μελλοντικές κλινικές δοκιμές σε ανθρώπους».
