Иммунометаболизм

Обзор

Иммунные клетки ремоделируют использование питательных веществ, когда они активируются или мигрирует в ткани. Гликолиза, митохондриального дыхания и метаболизма аминокислот обеспечивают больше чем АТФ: их промежуточные продукты изменяют сигнализацию; окислительно-восстановительный баланс. хроматин И наоборот, цитокины и антигенные рецепторы изменяют экспрессию транспортера или активность ферментов метаболического состояния в иммунной судьбе.

Технические основы

Иммунная активация изменяет поглощение глюкозы, глутамина и аминокислот через регуляторы включая mTOR (MTR), AMPK(Ampk) или HIF. Быстрый гликолиз может поставлять промежуточные продукты для нуклеотидов и липидов, даже когда кислород доступен. Митохондрии обеспечивают АТФ, реактивные сигналы кислорода и метаболиты такие как цитрата (цитрат), сукцината или альфа-кетоклутарат которые влияют на воспалительную транскрипцию ферментов хроматы. Т-клетки, макрофаги и врожденные лимфоидные клетки по разному используют эти модули для эффекторных состояний памяти.

Как это работает

Сигнализация рецептора активирует транскрипционные и киназальные программы, которые перенаправляют поток углерода или азота. Стабильные изотопы следуют за питательными веществами через пути, внеклеточные анализов потока оценивают дыхание и подкисление . Одноклеточные и пространственные методы показывают неоднородность в тканевых нишах, а генетические или фармакологические возмущения проверяют необходимость пути для определенной функции.

Методы измерения и исследования

Стабильно-изотопная растворенная метаболомика отличает поток пути от статической концентрации, отслеживая меченные атомы в продукты ниже по течению. Инструменты внеклеточного потока оценивают потребление кислорода и протонный эффлюкс, но требуют контроля количества клеток. Генетическая пертурбация проверяет необходимость фермента, в то время как спасение с помощью метаболитов помогает установить механизм. Тканевая визуализация и пространственная метаболомика отображают градиенты питательных веществ. Эксперименты должны использовать физиологический уровень кислорода и питательных веществ, потому что стандартные культурные среды содержат надфизиологические компоненты.

Ключевые идеи

• Обилие метаболитов является измерением пула и само по себе не показывает поток пути.
• Иммунный метаболизм отличается между культуральной средой, кровью и инфицированными или ограниченным питательными веществами тканями.
• Один и тот же путь может поддерживать воспалительную активность в одном типе клеток, а также регулятивные или восстановительные функции.

Современные исследовательские границы

Исследования рака изучают конкуренцию глюкозы и аминокислот между опухолью, иммунными клетками наряду с лактатом . кислотность При инфекции метаболическая терапия, направленной на организм-хозяина может усилить защиту без прямого выбора устойчивости к микробам и ухудшить повреждение тканей. Граница включает контактные участки органелл, обученный врожденный иммунитет и метаболиты из микробиома. Основными проблемами являются специфичность клеточного типа, сроки и системная токсичность. Путь, связанный с активацией может быть компенсаторным вместо причинного воздействия на организм человека и поэтому клинические биомаркеры должны демонстрировать целевое взаимодействие в соответствующей ткани.

Почему это важно

Иммунометаболизм связывает инфекцию, аутоиммунность и рак с заболеваниями обмена веществ; он предлагает способы изменения иммунитета посредством переноски питательных элементов или ферментных целей. Это также может объяснить, почему иммунная терапия работает по-разному в тканевых средах.

Пределы и открытыые вопросы

Системное метаболическое вмешательство влияет на многие органы и может нарушить защитный иммунитет. Общие ингибиторы оказывают нецелевые эффекты, в то время как измерения ex-vivo нарушают условия содержания питательных веществ. Перевод требует биомаркеров, разрешённых тканью и причинно-следственных исследований для отделения метаболической адаптации от механизма развития болезни.