Conteggio delle cellule immuni per decidere se attaccare

Un nuovo studio pubblicato nelle comunicazioni della natura del giornale nel febbraio 2020 indica che le celle immuni si consultano e coordinano a vicenda al sito di attività per determinare una reazione equilibrata ma adeguata e per evitare la minaccia.

Il sistema immunitario è fra i sistemi più vitali in questione nel permettere la vita sana. Deve rispondere robusto quando l'organismo è minacciato per l'infezione. D'altra parte, deve tenersi in redine affinchè non i prodotti chimici che tossici dirige contro i microbi d'invasione sopraffanno i tessuti sani e danneggia il host.

illustrazione 3d di una cellula T del sistema immunitario che uccide una cellula tumorale. Credito di immagine: Meletios Verras/Shutterstock
illustrazione 3d di una cellula T del sistema immunitario che uccide una cellula tumorale. Credito di immagine: Meletios Verras/Shutterstock

Un esempio di precedente situazione è veduto in pazienti sulla chemioterapia per cancro, o la gente con l'AIDS, che ha indebolito l'immunità. Di conseguenza, la risposta immunitaria inefficiente permette che le infezioni secondarie diventino pericolosamente diffuse o intense, anche causando la morte.

Lo scenario posteriore è caratterizzato da scossa settica, una iper-reazione dal sistema immunitario alla presenza di antigeni batterici. Qui il disgaggio della tossina e della produzione chimica infiammatoria dal sistema immunitario è così alto che distrugge letteralmente gli organi multipli ed uccide il paziente.

Come il sistema immunitario potrebbe determinare questa reazione delicato acuta era un puzzle, che i ricercatori nello studio corrente hanno precisato per disfare.

Dopo la migrazione ad un sito all
Dopo la migrazione ad un sito all'infezione possibile, conteggio delle cellule immuni per decidere se dare dei calci a nella marcia alta. Credito di immagine: Northwestern University/Shutterstock

Infiammazione ed attivazione immune

L'attivazione immune è un fenomeno stabilito, in cui le celle immuni migrano al sito dell'infezione o del trauma e rilasciano i vari prodotti chimici di segnalazione per portare i tessuti vicini ed altre celle immuni a bordo. Ciò si manifesta come il gonfiamento, il rossore e dolore, i segni classici di infiammazione.

Il nuovo studio riconosce che l'assunzione di altre celle non è una risposta automatica o non pianificata. Eppure, ogni cella consulta i sui vicini se più celle sono tenute a difendere il host, prima dell'attivazione. Un aspetto di questo sta riferendo l'un l'altro la loro presenza in modo da arrivare “ad un conteggio delle cellule„, per così dire.

Il ricercatore Joshua Leonard dice, “le celle prendono una decisione coordinata. Non attivano costante ma invece collettivamente decidono quante celle attiveranno in moda da insieme, potere respingere il sistema una minaccia senza pericolosamente reagir in modo esageratoe.„

Ciò che trova è stata permessa mediante l'uso dei modelli di calcolo avanzati interpretare gli esperimenti e produrre così un'idea concreta di come le celle vanno circa decidere se attivarsi e quindi reclutare le nuove celle.

Lo studio

I ricercatori hanno esaminato i macrofagi, un tipo di cella immune che mangia i batteri ed altre particelle non Xeros. È una difesa prima linea contro gli agenti infettante, con altre celle innate di immunità. Gli scienziati guardati come queste celle hanno reagito una volta affrontate con un antigene batterico, che è uno dei grilletti immuni di attivazione per l'organismo ospite. Le tecniche che specializzate hanno usato li hanno aiutati per osservare determinato ogni cella durante tempo.

Queste risposte sono state inserite nel modello di calcolo, che ha sputato fuori il significato di ciascuna delle loro osservazioni registrate ed aiutato loro spieghi che cosa stavano vedendo. I ricercatori hanno trovato che mentre tempo passato, le celle stavano ottenendo un tatto dei loro dintorni, in particolare quanto di ogni tipo di altre celle immuni sono nelle vicinanze.

Le celle immuni stavano interpretando determinato la presenza collettiva di celle immuni al sito di una minaccia per decidere se, su base individuale, ciascuna di loro state necessarie per attivare oppure no. In breve, un livello supplementare di comando è presente regolamentare la risposta immunitaria sul campo.

Il ricercatore Joseph Muldoon descrive il funzionamento “decentralizzato„ del sistema immunitario; così: “Le celle immuni sono diversi agenti che devono lavorare insieme. Col passare del tempo, le celle osservano i loro dintorni per ottenere un senso dei loro vicini. Ogni cella diventa sospesa per rispondere come alto attivatore oppure no. Le celle arrivano agli stati differenti di attivazione, ma in tal modo che, nel complesso, la risposta della popolazione è calibrata.„

La presenza di questo livello di comando ha, nelle parole di Muldoon, aperte “un intero viale studiare se ci sono nuovi obiettivi per il immunomodulation.„ Se gli scienziati capiscono più circa il modo il sistema immunitario è regolamentato, essi potrebbe progettare le terapie per attivare il sistema immunitario specificamente contro un tumore, risparmiante il resto dell'organismo, o per diminuire l'iperfunzione immune nelle malattie autoimmuni come lupus.

Osservazioni di Leonard: “La biologia ha evoluto tanti modi affascinanti e sorprendenti gestire i trattamenti complessi. Come biologi sintetici, lavoriamo per costruire le celle per eseguire le funzioni terapeutiche su misura. Le innovazioni della natura di comprensione ci aiutano a fornire le nuove progettazioni e ci permette di essere migliori ingegneri.„

Journal reference:

Muldoon, J.J., Chuang, Y., Bagheri, N. et al. Macrophages employ quorum licensing to regulate collective activation. Nat Commun 11, 878 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-14547-y

Dr. Liji Thomas

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Dr. Liji Thomas

Dr. Liji Thomas is an OB-GYN, who graduated from the Government Medical College, University of Calicut, Kerala, in 2001. Liji practiced as a full-time consultant in obstetrics/gynecology in a private hospital for a few years following her graduation. She has counseled hundreds of patients facing issues from pregnancy-related problems and infertility, and has been in charge of over 2,000 deliveries, striving always to achieve a normal delivery rather than operative.

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