Nghiên cứu mới tiết lộ chức năng trao đổi chất độc đáo của tế bào miễn dịch NK trú ngụ trong phổi

News Medical Life Sciences, 12/10/2024

Các nhà nghiên cứu tại Trinity College Dublin, có trụ sở tại Bệnh viện St James đã mang đến nguồn kiến thức quan trọng về hành vi và chức năng chuyển hóa của một tế bào miễn dịch “tiêu diệt tự nhiên” (natural killer – NK) cư trú trong phổi nhưng trước đây chưa được biết đến nhiều nhưng lại rất quan trọng. Những phát hiện của họ, được công bố [Thứ năm, ngày 10 tháng 10 năm 2024] trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) là nền tảng để nghiên cứu sâu hơn về tế bào NK nhằm phát triển các phương pháp điều trị và liệu pháp trong tương lai cho một loạt các bệnh phổi, bao gồm bệnh phổi tắc nghẽn mãn tính (COPD), ung thư phổi và bệnh lao phổi.

Phổi của con người thường là môi trường có nồng độ glucose thấp. Tuy nhiên, trong quá trình nhiễm trùng, glucose trở nên nhiều hơn và quá trình hấp thụ, chuyển hóa nhanh chóng của nó cho phép các tế bào miễn dịch chống lại nhiễm trùng. Tế bào tiêu diệt tự nhiên (NK) là tế bào miễn dịch có nhiệm vụ trung gian là hàng rào bảo vệ ban đầu của vật chủ. Các tế bào NK sống lâu dài trong phổi hoặc các cơ quan khác được gọi là “cư trú trong mô”. Trước nghiên cứu này, chức năng chuyển hóa của tế bào NK cư trú trong mô của con người ở phổi phần lớn chưa được biết đến.

Các nhà nghiên cứu đã lần đầu tiên chỉ ra rằng các tế bào NK cư trú trong mô phổi người có sự khác biệt về mặt chuyển hóa so với các tế bào tương ứng lưu thông trong máu. Các phát hiện của nhóm nghiên cứu cho thấy các tế bào NK cứ trú trong phổi luôn sẵn sàng phản ứng nhanh với lượng glucose tăng trong môi trường, với khả năng tăng cường quá trình chuyển hóa glucose tạo ra các chất cần thiết cho phản ứng miễn dịch hiệu quả.

Các phát hiện chính:

1. Sự khác biệt về chuyển hóa: Các tế bào NK cư trú trong mô phổi có sự khác biệt về mặt chuyển hóa so với các tế bào tương ứng trong máu, cho thấy khả năng độc đáo là chuyển hóa glucose nhanh chóng để đáp ứng với những thay đổi về môi trường, chẳng hạn như trong quá trình nhiễm trùng.
2. Khả năng phân giải glucose tăng cường: Các tế bào NK trú ngụ trong phổi này thể hiện khả năng phân giải glucose cao hơn so với các tế bào NK không trú ngụ trong mô. Điều này cho phép chúng tạo ra năng lượng và các chất chuyển hóa cần thiết cho phản ứng miễn dịch nhanh chóng, hiệu quả hơn.
3. Tính sẵn sàng đáp ứng: Tính sẵn sàng chuyển hóa của các tế bào NK trú ngụ trong phổi cho thấy chúng được chuẩn bị để phản ứng nhanh với lượng glucose tăng lên trong quá trình nhiễm trùng, tăng cường khả năng tạo ra hàng phòng thủ miễn dịch hiệu quả.
4. Ý nghĩa đối với bệnh: Hiểu được các đặc điểm chuyển hóa riêng biệt của các tế bào NK trú ngụ trong phổi mở ra những hướng đi mới cho nghiên cứu về tế bào NK rối loạn chức năng trong các bệnh về đường hô hấp, cho thấy rằng quá trình chuyển hóa có thể là mục tiêu cho các liệu pháp hỗ trợ miễn dịch của các tình trạng như ung thư và nhiễm trùng mãn tính.

Các nhà nghiên cứu chú ý đến một khía cạnh đáng ngạc nhiên mà họ phát hiện ra là các tế bào trú ngụ trong phổi đã sẵn sàng để bật các con đường phân giải đường của chúng ngay cả trước khi nhiễm trùng xảy ra, giống như là chúng đã chuẩn bị  và chờ đợi “cơn sốt đường” để được kích hoạt. “Tính sẵn sàng” chuyển hóa này làm nổi bật sự thích nghi chuyên biệt của các tế bào NK phổi khiến chúng đặc biệt hiệu quả trong môi trường cục bộ, có thể là mục tiêu chính cho các liệu pháp trong tương lai đối với các bệnh về phổi, bao gồm ung thư và nhiễm trùng.

“Những phát hiện này rất thú vị vì chúng xác định rằng các tế bào NK trong phổi có sự chuyển hóa khác so với các tế bào NK có trong máu. Điều này có ảnh hưởng vì nó sẽ cho phép nghiên cứu các tế bào NK bị rối loạn chức năng trong các bệnh về đường hô hấp và cho thấy rằng quá trình chuyển hóa của các tế bào NK trú ngụ trong phổi là mục tiêu dễ xử lý đối với các liệu pháp hít vào cho nhiều trường hợp bệnh phổi như ung thư và nhiễm trùng.” Tiến sĩ Gráinne Jameson, Trinity College Dublin

Trợ lý Giáo sư Sharee Basdeo tại Khoa Y học Lâm sàng và là tác giả chính của bài báo cho biết: “Công trình này đã ứng dụng công nghệ tiên tiến để xây dưng chức năng chuyển hóa của các tế bào NK lấy từ các mẫu lọc rửa phổi lâm sàng. Điều này cho phép chúng tôi lần đầu tiên xác định cách các tế bào sống trong phổi sử dụng năng lượng. Những phát hiện này sẽ cho phép các nghiên cứu trong tương lai hỗ trợ chức năng của các tế bào NK trú ngụ trong phổi chống lại nhiễm trùng tốt hơn.”

Các bước tiếp theo

Các bước tiếp theo cho nghiên cứu này bao gồm việc đào sâu hơn vào cách các đặc điểm chuyển hóa độc đáo của các tế bào NK trú ngụ trong phổi có thể được khai thác cho mục đích điều trị. Cụ thể, nhóm nghiên cứu có kế hoạch:

1. Khám phá các con đường chuyển hóa khác: Mặc dù nghiên cứu này tập trung vào quá trình chuyển hóa glucose, nhưng điều quan trọng là phải hiểu cách tế bào NK này sử dụng các chất dinh dưỡng khác, chẳng hạn như axit béo hoặc axit amin, và cách các con đường chuyển hóa này có thể thay đổi trong các điều kiện khác nhau, như nhiễm trùng mãn tính hoặc ung thư.
2. Nghiên cứu các tế bào NK rối loạn chức năng: Chúng tôi muốn hiểu về quá trình chuyển hóa của các tế bào NK trú ngụ trong phổi có thể bị suy yếu trong các bệnh đường hô hấp khác nhau, chẳng hạn như bệnh lao, COPD hoặc ung thư phổi. Hiểu được điều gì xảy ra bất thường ở các tế bào này có thể cho chúng ta một cái nhìn sâu sắc hơn về lý do  tại sao một số bệnh nhân có kết quả tồi tệ hơn và làm thế nào để cải thiện phản ứng miễn dịch của họ.

Tài liệu tham khảo

Jameson, G., et al. (2024) Human tissue-resident NK cells in the lung have a higher glycolytic capacity than non-tissue-resident NK cells in the lung and blood. Proceedings of the National Academy of Sciences. doi.org/10.1073/pnas.2412489121.

Nguồn: News Medical Life Sciences

Link: https://www.news-medical.net/news/20241012/New-study-reveals-unique-metabolic-function-of-lung-resident-NK-immune-cells.aspx