جلوگیری از التهاب ریه با کمک سلول درمانی

به گزارش خبرنگار «نبض فناوری» 

التهاب بخشی استاندارد از پاسخ سیستم ایمنی بدن ما است. اما گاهی اوقات این پاسخ در ریه‌های ما بیش فعال می‌شود و باعث می‌شود که التهاب بدون کنترل ادامه یابد که می‌تواند کشنده باشد. بسیاری از مرگ و میرهای ناشی از COVID-19 به دلیل التهاب بیش از حد بوده است که منجر به آسیب حاد ریه می‌شود. مطالعات اخیر نشان می‌دهد که آموزش سلول‌های ایمنی ذاتی مانند ماکروفاژهای ساکن بافت توسط محرک‌های مضر مکرر می‌تواند پاسخ های دفاعی میزبان را افزایش دهد. با این حال، مشخص نیست که آیا ایمنی آموزش دیده ماکروفاژهای مقیم بافت نیز وضوح آسیب را برای متعادل کردن پاسخ‌های التهابی افزایش می‌دهد یا خیر.

ماکروفاژهای آلوئولی (AMs) ریه

ریه‌ها به طور مداوم در معرض سموم و پاتوژن‌های محیطی قرار می‌گیرند، بنابراین به یک پاسخ ایمنی قوی و موثر توسط سلول‌های ایمنی ذاتی نیاز دارند. نشانه منحصربه‌فرد بودن ریه‌ها این است که اندوتلیوم ریه (برخلاف سایر سلول‌های اندوتلیال خاص ارگان) در قاچاق سلول‌های ایمنی و ژن‌های فعال‌کننده حتی در طول هموستاز غنی می‌شود. این تمایل ریه به سمت ایجاد یک پاسخ دفاعی قوی میزبان، همچنین آسیب پذیری ریه را در برابر آسیب التهابی ثانویه به پاسخ ایمنی کنترل نشده را افزایش می‌دهد. با این حال ماکروفاژهای ریه نقش مهمی در حفظ هموستاز، پاتوژن دارند. ماکروفاژهای ریه، ماکروفاژهای آلوئولی (AMs)، یا ماکروفاژهای بینابینی (IMs) از زیرجمعیت‌های ناهمگن با پروفایل‌های رونویسی متمایز تشکیل شده‌اند که التهاب یا رفع التهاب را به شیوه‌ای بسیار تنظیم‌شده و هماهنگ ترویج می‌کنند. AMها از مونوسیت‌های کبد جنین در طول رشد جنینی ایجاد می‌شوند و در طول قرار گرفتن در معرض پاتوژن‌ها دچار مرگ سلولی می‌شوند ولی پتانسیل بازسازی و بازیابی هموستاز بافت را دارند. علاوه بر عملکرد تثبیت شده در سیستم دفاعی میزبان، آنها برای رفع التهاب و یکپارچگی بافت حیاتی هستند.

حافظه ایمنی و پاسخ‌های التهابی

حافظه ایمنی در نتیجه قرار گرفتن مکرر در معرض عوامل بیماری زا یا اجزای بیماری زا به طور سنتی با سیستم ایمنی تطبیقی مرتبط بوده و اساس کارایی واکسن را تشکیل می‌دهد. مطالعات اخیر نشان می‌دهد که سلول‌های ایمنی ذاتی مانند مونوسیت‌ها و ماکروفاژها نیز ویژگی‌های کلیدی حافظه ایمنی را نشان می‌دهند و از آن به عنوان "ایمنی آموزش دیده" یاد می‌شود. اکثر نمونه‌های ایمنی ذاتی آموزش‌دیده، پاسخ‌های التهابی تقویت‌شده را در شرایط مواجهه مکرر با پاتوژن تشکیل می‌دهند، بنابراین حذف سریع پاتوژن‌ها را ترویج می‌کنند. ایمنی آموزش‌دیده از طریق برنامه‌ریزی مجدد رونویسی، متابولیک و اپی ژنتیکی تنظیم می‌شود. مونوسیت‌ها یا ماکروفاژهای بافتی به دنبال قرار گرفتن در معرض پاتوژن اولیه و در طول مواجهه های بعدی در نتیجه باعث افزایش حذف پاتوژن می‌شوند. با این حال، علاوه بر حذف پاتوژن، رفع به موقع و کارآمد التهاب برای جلوگیری از آسیب رساندن سلول‌های ایمنی بیش از حد فعال شده به بدن خود فرد، بسیار مهم است. با این حال، در مورد نحوه آموزش و تنظیم عملکرد سلول‌های ایمنی ذاتی برای حل التهاب و جلوگیری از آسیب بافتی اطلاعات کمی وجود دارد.

جلوگیری از التهاب ریه با سلول درمانی

گروهی از محققان دانشگاه ایلینوی شیکاگو بررسی کرده اند که چگونه ریه ها التهاب را متعادل می‌کنند. در واقع برای انجام این کار، سلول‌هایی در ریه وجود دارند که با از بین بردن زباله‌های سلولی، بلعیدن باکتری‌های مضر و آزاد کردن پروتئین‌های ضدالتهابی، التهاب را کاهش می‌دهند. علاوه بر این، این سلول‌ها را می‌توان با یک عفونت اولیه آموزش داد تا این کار را در طول عفونت بعدی بهتر انجام دهند. دانشمندان نشان دادند که تزریق این سلول‌های آموزش دیده به موش‌ها، به زنده ماندن آنها پس از عفونت با ذات الریه کمک می‌کند. این نتایج نشان می‌دهد که چنین سلول‌های آموزش دیده ای می‌توانند بخشی از سلول درمانی شوند که از التهاب بیش از حد جلوگیری می‌کند. این تحقیق در مجله Experimental Medicine منتشر شده است.

مکانیسم عملکرد ماکروفاژهای آلوئولی برای رفع التهاب 

محققان دریافتند که پس از مواجهه اولیه با سم باکتریایی، سلول‌های ایمنی ریه به نام ماکروفاژهای آلوئولی به کاهش شدت التهاب ناشی از مواجهه دوم با سم باکتریایی یک هفته بعد کمک کردند. دکتر جلیس رحمان، نویسنده ارشد، پروفسور بنجامین گلدبرگ و رئیس دپارتمان بیوشیمی و ژنتیک مولکولی UIC توضیح دادند که مزیت این "حافظه" یا "آموزش" حتی زمانی که قرار گرفتن در معرض دوم یک ماه بعد رخ داد، وجود داشت. رحمان توضیح داد: به نظر می‌رسد سلول‌ها در از بین بردن بقایای پس از عفونت - مانند بقایای سلولی از سلول‌های ایمنی که با عفونت مبارزه می‌کنند و همین امر موجب میشد تا بافت آسیب‌دیده فرد، سریع خوب شود. رحمان گفت: «پاکسازی این زباله‌ها مهم است زیرا تداوم آن می‌تواند سیستم ایمنی را به واکنش ادامه دهد و در نتیجه التهاب را افزایش دهد. بنابراین ما نشان دادیم که KLF4 با تنظیم مثبت MERTK واسطه افروسیتوز، یک تغییر فنوتیپ pro-efferocytosis را در AMهای آموزش دیده را ترویج می‌کند، در حالی که حذف ژنتیکی هدفمند KLF4 از تنظیم مثبت MERTK و فنوتیپ طرفدار وضوح در AMs جلوگیری می‌کند.

ماکروفاژهای آلوئولی ریه با تنوعی از عفونت‌ها مبارزه می‌کنند

بقایای تولید شده در اثر مرگ سلولی در طی آسیب التهابی می‌تواند به خودی خود باعث فعال شدن سلول‌های ایمنی شود، بنابراین یک تقویت پیشروی التهاب ایجاد می‌کند که خاتمه چنین چرخه ای را می‌توان با افروسیتوز، فاگوسیتوز بقایای سلولی توسط ماکروفاژها انجام داد، که برای رفع آسیب بسیار مهم است. از آنجایی که عفونت‌های ریه مختص یک نوع بیماری نیستند، این ماکروفاژهای آموزش دیده ممکن است به کاهش خطر آسیب حاد ریه در اثر عفونت‌های بعدی که از یک بیماری دیگر ناشی می‌شوند نیز کمک کنند. زیرا محققان دریافتند که مولکول‌های دخیل در حذف بقایای سلولی در ماکروفاژهای آلوئولی آموزش دیده بیشتر است. ماکروفاژهای آلوئولی سلول‌های غیرعادی هستند زیرا ما با آنها متولد می‌شویم و تا بزرگسالی در ریه‌های ما می‌مانند. در طول عفونت، ماکروفاژهای آلوئولی می‌میرند اما می‌توانند از ماکروفاژهای آلوئولی باقیمانده بازسازی شوند. رحمان توضیح داد که آنها همچنین اطلاعات اپی ژنتیکی را به فرزندان سلولی خود منتقل می‌کنند، به این معنی که ماکروفاژهای جدید می‌توانند خاطره عفونت‌های قبلی را حفظ کنند. همه اینها ترکیب می‌شوند تا آنها را در کمک به کاهش آسیب حاد ریه بسیار موثر کند.

گام بعدی مطالعه

رحمان، که همچنین یکی از اعضای دانشگاه است، گفت که بسیاری از اندام‌های دیگر ماکروفاژ دارند، بنابراین تحقیقات آینده می‌تواند بررسی کند که آیا این سلول‌ها می‌توانند با یک عفونت اولیه نیز آموزش داده شوند یا با افزایش مستقیم سطح مولکول‌هایی که به حذف زباله‌ها کمک می‌کنند.