Kan denna biokemiska "stänga av" inflammation?
Makrofager är celler som spelar en nyckelroll vid inflammation. Och nu har ny forskning - ledd av Trinity College Dublin i Irland - hittat en tidigare okänd process som kan stänga av produktionen av inflammatoriska faktorer i makrofager.
Forskarna föreslår att den nya upptäckten förbättrar vår förståelse för inflammation och infektion.
De hoppas att det kommer att leda till nya behandlingar för inflammatoriska sjukdomar som hjärtsjukdomar, reumatoid artrit och inflammatorisk tarmsjukdom.
Deras senaste upptäckt avser en molekyl som kallas itakonat, vilken makrofager producerar från glukos.
Tidigare studier hade redan visat att molekylen hjälper till att reglera makrofagfunktionen, men exakt hur den gjorde det var oklart.
"Det är välkänt", förklarar författare för forskarstudier Luke O'Neill, professor i biokemi från Trinity College Dublin, "att makrofager orsakar inflammation, men vi har just funnit att de kan lockas till att göra en biokemikalie som kallas itakonat. ”
Med hjälp av mänskliga celler och musmodeller fann han och hans kollegor att produktionen av itakonat liknade att aktivera en "avstängning, på makrofagen, vilket svalnade värmen för inflammation i en process som aldrig tidigare beskrivits."
Forskarna rapporterar sina resultat i en uppsats som nu publiceras i tidskriften Natur.
Inflammation och makrofager
Inflammation är en serie biokemiska svar som lanserats av immunsystemet när det upptäcker något som kan orsaka skada. Vi kan se och känna det när vi till exempel får en splint i fingret; sårområdet sväller, rodnar, sväller och blir smärtsamt.
När inflammationsprocessen utvecklas frigör grupper av olika celler ämnen som i sin tur utlöser en rad svar.
Till exempel får de blodkärlen att expandera och bli permeabla så att mer blod och försvarsceller kan nå skadeplatsen, och de irriterar nerverna så att smärtmeddelanden reser till hjärnan.
Detta kraftfulla försvarssystem kan emellertid också utlösas när immunsystemet av misstag attackerar friska celler och vävnader. Detta ger upphov till inflammatoriska sjukdomar som kan pågå i många år - ibland till och med en livstid.
Makrofager är olika celler som är involverade i många viktiga processer i kroppen, inklusive inflammation.
Deras namn kommer från grekiska för ”stora ätare”, eftersom de intar och bearbetar döda celler, skräp och främmande material.
Itakonat och typ I interferoner
Liksom många celler använder makrofager glukos för energi. Men de kan också induceras att använda den för att producera itakonat. Forskare visste redan att itakonat hjälper till att reglera många cellprocesser i makrofager, men biokemi involverad var inte tydlig.
I den nya studien visade professor O'Neill och kollegor för första gången att "itakonat krävs för aktivering av den antiinflammatoriska transkriptionsfaktorn Nrf2 [...] i makrofager hos mus och mänsklighet."
De visade hur, genom att förändra produktionen av flera inflammatoriska proteiner, itakonatskyddade möss från en typ av dödlig inflammation som kan uppstå under infektionen.
En av effekterna av itakonatproduktion var att begränsa ett inflammatoriskt svar som involverade typ I-interferoner.
Typ I-interferoner är en grupp proteiner som påverkar immunsvar som uppstår vid infektion av virus, bakterier, svampar och andra patogener.
Proteinerna är kända för att vara särskilt viktiga för att försvara sig mot virus. De kan dock också orsaka oönskade reaktioner vid vissa typer av infektioner.
Författarna drar slutsatsen att deras resultat "visar att itakonat är en avgörande antiinflammatorisk metabolit som verkar via Nrf2 för att begränsa inflammation och modulera typ I-interferoner."
Som den första som beskriver de kemiska reaktionerna bakom itakonats antiinflammatoriska effekter representerar studien banbrytande arbete inom området inflammationsforskning.
Forskarna planerar nu att ta reda på hur man använder resultaten för att göra nya antiinflammatoriska läkemedel.
"Denna upptäckt och de nya forskningsvägar som den har öppnat kommer att hålla oss upptagna under en tid men vi är hoppfulla att det en dag kommer att göra skillnad för patienter med sjukdomar som förblir svåra att behandla."
Prof. Luke O'Neill
Förutom forskarna från Trinity College Dublin samarbetade också forskare från följande institutioner: Harvard Medical School i Boston, MA; Johns Hopkins University i Baltimore, MD; University of Cambridge, University of Oxford och University of Dundee, som alla finns i Storbritannien; och läkemedelsföretaget GlaxoSmithKline.
