Mitocondrii au fost cunoscute în primul rând ca componente producătoare de energie de celule. Dar oamenii de știință sunt descoperind din ce în ce mai mult că aceste mici organele fac mult mai mult decât doar celule de putere. De asemenea, sunt implicați în funcții imune, cum ar fi Controlul inflamației, Reglarea morții celulare şi răspuns la infecții.
Cercetări de la colegii mei și am dezvăluit că mitocondriile joacă alta Rolul cheie în răspunsul imun: Senzația de a sesiza activitatea bacteriană și a ajuta neutrofilele, un tip de celule albe din sânge, capcană și ucide -le.
În ultimii 16 ani, Cercetările mele s -au concentrat pentru înțelegerea deciziilor care iau celulele imune în timpul infecției și modul în care descompunerea acestor procese de luare a deciziilor provoacă boli. Descoperirile recente ale laboratorului meu aruncă lumină de ce oamenii cu boli autoimune cum ar fi lupusul se poate lupta pentru a lupta împotriva infecțiilor, dezvăluind o legătură potențială între Mitocondrii disfuncționale și apărarea imunitară slăbită.
Armele secrete ale sistemului imunitar
Neutrofilele sunt Cel mai abundent tip de celulă imună și servește ca Sistemul imunitar Primii respondenți. Unul dintre mecanismele lor cheie de apărare este eliberarea capcane extracelulare neutrofile sau plase – Structuri de tip Weblike compuse din ADN și proteine antimicrobiene. Aceste plase lipicioase prind și neutralizează microbii invadatori, împiedicând răspândirea lor în corp.
Până de curând, oamenii de știință credeau că formarea netă a fost declanșată în primul rând de stresul și deteriorarea celulară. Cu toate acestea, studiul nostru a descoperit că mitocondriile pot detecta un produs secundar specific bacterian – lactat – și poate folosi acel semnal pentru a iniția formarea netă.
Lactatul este asociat în mod obișnuit cu oboseală musculară la oameni. Dar în contextul Infecții bacterienejoacă un rol diferit. Multe bacterii eliberează lactat ca parte a propriei producții de energie. Echipa mea a constatat că, odată ce bacteriile sunt cuprinse de un compartiment al celulei numit fagosomulNeutrofilele pot simți prezența acestui lactat.
În interiorul fagozomului, acest lactat comunică neutrofilului că bacteriile sunt prezente și că procesele antibacteriene nu sunt suficiente pentru a ucide acești agenți patogeni. Când mitocondriile în celulele neutrofile detectează acest lactat, acestea Porniți semnalizarea pentru ca celula să scape de plasele care au prins bacterii. Odată ce bacteriile sunt eliberate în afara celulei, alte celule imune le pot ucide.
Când am blocat capacitatea mitocondriei de a sesiza lactatul, neutrofilele nu a reușit să producă rețele în mod eficient. Aceasta a însemnat că bacteriile aveau mai multe șanse să scape de capturarea și proliferarea, arătând cât de crucial este acest mecanism pentru apărarea imunitară. Acest proces evidențiază un dialog complex între metabolismul bacteriilor și utilajul energetic al celulei gazdă.
Ceea ce face ca această constatare să fie surprinzătoare este faptul că mitocondriile din celule sunt capabile să detecteze bacteriile prinse în fagozomi, chiar dacă microbii sunt închisi într -un spațiu separat. Cumva, senzorii mitocondrali pot ridica indicii din aceste compartimente – o fază impresionantă a coordonării celulare.
Vizând mitocondrii pentru a lupta împotriva infecțiilor
Studiul nostru face parte dintr -un domeniu în creștere numit imunometabolismcare explorează cum metabolism iar funcția imunitară sunt profund întrețesute. În loc să privească metabolismul celular ca un mijloc strict de a genera energie, cercetătorii o recunosc acum ca un motor central al deciziilor imune.
Mitocondriile stau în centrul acestei interacțiuni. Capacitatea lor de a simți, de a răspunde și chiar de a modela mediul metabolic al unei celule le oferă un Rolul critic În determinarea modului și când sunt implementate răspunsurile imune.
De exemplu, concluziile noastre oferă un motiv esențial pentru care pacienții cu o boală autoimună cronică numiți numiți Lupus eritematos sistemic Adesea suferă de infecții recurente. Mitocondrii în neutrofilele pacienților cu lupus nu se simte lactat bacterian corect. Drept urmare, producția netă a fost redusă semnificativ. Această disfuncție mitocondrială ar putea explica de ce pacienții cu lupus sunt mai vulnerabili la infecțiile bacteriene – chiar dacă sistemele lor imunitare sunt activate constant din cauza bolii.
Această observație indică rolul central al Mitocondriei în echilibrarea răspunsurilor imune. Conectează două probleme aparent fără legătură: hiperactivitatea imunitară, așa cum se vede în lupus și slăbiciunea imunitară, cum ar fi o sensibilitate crescută la infecție. Când mitocondriile funcționează corect, acestea ajută neutrofilele să monteze un atac eficient și vizat asupra bacteriilor. Dar când mitocondriile sunt afectate, acest sistem se descompune.
Descoperirea noastră că mitocondriile poate simți lactat bacterian pentru a declanșa formarea netă deschide noi posibilități de tratare a infecțiilor. De exemplu, medicamentele care îmbunătățesc detectarea mitocondrială ar putea stimula producția netă la persoanele cu sisteme imunitare slăbite. Pe partea de flip, pentru condițiile în care plasele contribuie la deteriorarea țesuturilor-cum ar fi în bolile severe COVID-19 sau autoimune-ar putea fi benefic să limiteze acest răspuns.
În plus, studiul nostru ridică întrebarea dacă alte celule imune folosesc mecanisme similare pentru a sesiza metaboliții microbieni și dacă alte produse secundare bacteriene pot servi drept semnale imune. Înțelegerea acestor căi mai detaliate ar putea duce la noi tratamente care modulează mai precis răspunsurile imune, reducând daunele colaterale în timp ce păstrează apărările antimicrobiene.
Mitocondriile nu sunt doar centrele de putere ale celulei – ci sunt turnurile de veghe ale sistemului imunitar, alertă chiar și cu cele mai slabe semnale metabolice ale invadatorilor bacterieni. Pe măsură ce înțelegerea cercetătorilor despre rolurile lor se extinde, la fel și aprecierea noastră pentru complexitatea – și adaptabilitatea – a apărărilor noastre celulare.
Acest articol editat este republicat din Conversația sub licență Creative Commons. Citiți Articol original.