Интегриран имунометаболитен отговор

Метаболизмът на имунните клетки е свързан с метаболизма на клетките във всички органи, така че системният метаболизм е интегриран и свързан с определен хранителен прием и активен начин на живот за оптимално използване и съхранение на енергията, за регулация на имунната система или функцията на тъканите, за поддържане и възстановяване на хомеостазата в организма.

Интегрираният имунен отговор еволюира от праизторическия човек до съвременния индивид, поради промените в околната среда и начина на живот. При праисторическият човек се получават по-големи енергийни изисквания за мозъчна дейност, отколкото при бозайниците. Затова се развиват механизми, които поддържат основните функции на тялото като например, имунния отговор при инфекции и възстановяване на тъканите. Така еволюционно с времето при човека се развива интегриран имунометаболитен отговор, който включва развиване на усещане за хранителен баланс (чрез невроните и сетивната инервация на стомах и черва) и се оптимизират хуморалните сигнали (чрез инсулин, инкретини, грелин и лептин) между хипоталамуса и периферните тъкани. Така организма успява да изгради приоритетна програма за съхранение и/или използване на субстрати за растеж на тъканите, поддържане на хомеостазата и имунните отговори. Получава се еволюционен натиск, при който организмът се стреми да поддържа метаболитно активна мастна тъкан, едновременно с тъканно-защитни възпалителни реакции при наранявания и срещу инфекции. Така постепенно с еволюцията се създават уникални механизми за регулация на интегрирания имунометаболитен отговор и се определя ключовата роля на комуникацията между мастни клетки и имунна система.

Предполага се, че тъй като хранителните вещества, доставящи енергия са били оскъдни през по-голяма част от човешката еволюция, доминиращите генетични пътища са се развили в полза на нарастващия прием на богати на калории храни и на съхранение на енергия, например като пътищата, които водят до напрупване на триглицериди в мастната тъкан. В рамките на този еволюционен натиск за съхранение на калории, консумацията на храна е довела до затлъстяване. Прекомерната склонност към затлъстяване или затлъстяване с индекс на телесната маса (BMI) > 30, е системно разстройство, свързано с хроничен прием на калории и смущаване на имунометаболизма, при което се поддържа хронично възпаление. Болестите, свързани с висок калориен прием са диабет тип 2, стеатохепатит и сърдечно-съдови заболявания. Освен това, затлъстяването води до потискане на придобития имунитет и е основен рисков фактор за смъртност и заболеваемост от грип при пациенти със затлъстяване.

Обратно на затлъстяването, ограничаването на калории и отрицателният енергиен баланс, при който приеманите калории са по-малко от изразходваните, но без недохранване е един от най-ефективните средства за удължаване на живота и поддържане на здравето. Ограниченият калориен прием, намалява нивото на глюкоза и поради това тялото се ангажира в окисление на мастните киселини за генериране на аденозин трифосфат (ATФ) и кетонови метаболити. Така че, имунни клетки или механизми за активиране, които се уповават на гликолиза и разчитат на наличието на глюкозата, като основен субстрат са най-чувствителни към диетичен режим и могат да се модулират за потискане на свърхактивация и хипервъзпаление. Драстичното намаляване на хранителните вещества и калории може да изключи функции, несъществени за клетката и да индуцира метаболитно препрограмиране в мозъка, черния дроб, мастната тъкан, червата и скелетно-мускулната и имунната системи. Една от новите теории наречена soma theory за стареене, се уповава на способността на тялото да отклонява ресурсите за растежа на тялото и възпроизвеждане към тези ресурси, необходими за клетъчна поддръжка. Когато отново са налични хранителни вещества, енергоемките пътища, свързани със защита на организма могат отново да бъдат възстановени - хомеостаза, терморегулация, растеж и стареене.

Имунологичните реакции са енергоемки, затова те могат да се променят драстично при прехранване и енергиен излишък и също при дефицит на хранителни вещества и минерали. Затова много често е важно да знаем, кой от сценариите е валиден за нормално функциониране на имунитета: повече калории или по-малко и гладуване?Повечето от данните показват, че имунният отговор при инфекции протича оптимално при умерено диетично ограничение. Гладуване до 18 часа има позитивен ефект върху имунитета, но при продължително гладуване и драстична калорийна рестрикция (повече от 3 дни) се наблюдава промяна в миграцията на имунните клетки в и от органите, кръвта и лимфните възли, което при наличие на инфекция може да компрометира ефективността на протективния имунен отговор.

Различно е положението при хронично възпаление, което е характерно за диабет, метаболитен синдром и затлъстяване. При тези състояния, има неправилно взаимодействие между мастната тъкан и имунната система, което поддържа възпалението. При нормално физиологично състояние, глюкозата регулира функцията на мастната тъкан, чрез подаване не само на метаболитни сигнали, но и на сигнали, които влючват синтеза и секреция на цитокини и фактори на възпаление, които привличат имунни клетки. Така мастната тъкан се населява от левкоцити с “нетрадиционни” имунологични функции, които регулират реципрочно производството и действието на инсулин, процесите на липолиза и митохондриално дишане. Така комуникацията чраз разтворими фактори между мастната тъкан и имунните клетки дава възможност да се взема решение за използване на субстрати, важни за генерирането на топлина или важни за използване на енергията за синтез на аденозин трифосфат (ATP).  При хронично възпаление обаче това решение е копроментирано и затова се налага стриктен контрол на нивото на глюкоза, за да се нормализира взаимодействието между мастната тъкан и имунната система.

Материалът е изготвен от Петя Димитрова.