Ludzie, którzy spożywają nadmiar cukru i innych węglowodanów przez długi czas, mają zwiększone ryzyko rozwoju chorób autoimmunologicznych. Układ odpornościowy tych pacjentów atakuje własne komórki organizmu, powodując np. przewlekłe zapalne choroby jelit, choroby tarczycy i cukrzycę typu 1. Badanie przeprowadzone przez niemieckich naukowców pomoże zidentyfikować nowe cele leczenia wielu takich chorób.

Mechanizmy molekularne leżące u podstaw chorób autoimmunologicznych są wielowarstwowe i złożone. W swoich badaniach naukowcom z Uniwersytetu Juliusza i Maksymiliana w Würzburgu (Niemcy) udało się rozszyfrować nowe szczegóły tych procesów. Ich praca, opublikowana w czasopiśmie Cell Metabolism, potwierdza powszechny pogląd, że nadmierne spożycie glukozy i innych węglowodanów bezpośrednio przyczynia się do rozwoju funkcji chorobotwórczych w komórkach układu odpornościowego i odwrotnie, że dieta niskokaloryczna może pomóc leczyć choroby immunologiczne.

Wraz ze swoim zespołem dr Martin Väth z Instytutu Immunologii Układowej Uniwersytetu w Würzburgu wykazał szczególną rolę specyficznego białka transportującego glukozę, GLUT3, zlokalizowanego w błonie wielu komórek, w szczególności komórek odpornościowych. Naukowcy odkryli, że w immunologicznych limfocytach T białko to spełnia oprócz głównej funkcji, tj. przenoszenia glukozy do komórki w celu produkcji energii i także dodatkowe funkcje regulacyjne.

Limfocyty T lub limfocyty T odgrywają ważną rolę w nabytej odpowiedzi immunologicznej poprzez rozpoznawanie i niszczenie komórek przenoszących obce antygeny. Naukowcy skupili się na określonej grupie komórek T, niedawno odkrytych limfocytach pomocniczych T typu 17, zwanych również limfocytami Th17, które odgrywają ważną rolę w regulacji stanów zapalnych i procesów autozapalnych. Głównym zadaniem T-pomocników jest rozpoznawanie zagrożeń i wzmacnianie odpowiedzi immunologicznej poprzez aktywację innych komórek odpornościowych w organizmie.

 

„Komórki Th17 zazwyczaj wyrażają dużą ilość białka GLUT3 poprzez włączenie go do swojej błony” - wyjaśnia dr Wat.

Po wchłonięciu przez białko GLUT3, glukoza, po przejściu szeregu reakcji w mitochondriach i cytoplazmie komórek, zostaje ostatecznie przekształcona w ważny dla każdej komórki związek, tj. acetylo-koenzym A (acetylo-CoA). Z kolei acetylo-CoA bierze udział w wielu procesach metabolicznych (w tym wytwarzających energię), a w komórkach układu odpornościowego zapalenia Th17 pełni również dodatkowe funkcje regulacyjne.

Dr Wet i jego zespół wykazali, że ten metaboliczny związek pośredni może również regulować aktywność ekspresji różnych regionów DNA. W szczególności acetylo-CoA powoduje, że limfocyty Th17 wytwarzają więcej prozapalnych cytokin, sygnalizujących molekuły, które informują inne komórki odpornościowe o rozpoczęciu lub nasileniu stanu zapalnego. Tym samym nadmierne spożycie glukozy prowadzi do zwiększonej akumulacji acetylo-CoA w limfocytach Th17, co bezpośrednio wpływa na aktywność genów prozapalnych.

Zdaniem naukowców uzyskane dane otwierają drogę do opracowania nowych podejść do ukierunkowanej (celowanej) terapii chorób autoimmunologicznych. Na przykład blokowanie zależnej od GLUT3 syntezy acetylo-CoA z biologicznie aktywnym dodatkiem do żywności, hydroksycytrynianem, stosowanym w leczeniu otyłości. Może łagodzić patogenne funkcje komórek Th17 i łagodzić patologiczne procesy zapalne poprzez tłumienie nadmiernych odpowiedzi immunologicznych i autoimmunologicznych.

Tzw. przeprogramowanie metaboliczne limfocytów T otwiera nowe możliwości leczenia różnych chorób autoimmunologicznych, takich jak przewlekłe choroby zapalne jelit (choroba Leśniowskiego-Crohna i wrzodziejące zapalenie jelita grubego) i tarczycy, a także cukrzyca typu 1 (komórki wytwarzające insulinę są niszczone) bez zmniejszania funkcji ochronnych komórek odpornościowych.