Mitokondriet mund të ndjejnë bakteret dhe të nxisin sistemin tuaj imunitar për t'i kapur – duke zbuluar mënyra të reja për trajtimin e infeksioneve dhe autoimunitetit

Mitokondriet janë kryesisht të njohura si pjesët që prodhojnë energji të qelizave. Por shkencëtarët janë duke zbuluar gjithnjë e më shumë se këto organela të vogla bëjnë shumë më tepër sesa thjesht të furnizojnë energji qelizat. Ato janë gjithashtu të përfshira në funksione imune si kontrolli i inflamacionit, regullimi i vdekjes së qelizave dhe përgjigjen ndaj infeksioneve.

Kërkimi nga kolegët e mi dhe unë zbuluam se mitokondriet luajnë një rol kyç në përgjigjen tuaj imune: ndjeshmërinë ndaj aktivitetit bakterial dhe ndihmën për neutrofilët, një lloj qelize të bardhë të gjakut, për t'i kapur dhe vrarë ato.

Për 16 vitet e fundit, kërkimi im është përqendruar në kuptimin e vendimeve që bëjnë qelizat imune gjatë infeksionit dhe se si shkatërrimi i këtyre proceseve vendimmarrëse shkakton sëmundje. Gjetjet e fundit të laboratorit tim hedhën dritë mbi arsyen pse njerëzit me sëmundje autoimune si lupus mund të kenë vështirësi për të luftuar infeksionet, duke zbuluar një lidhje të mundshme midis mitokondrive të disfunksionuara dhe mbrojtjes së dobët imune.

Sekretet e armëve të sistemit imunitar

Neutrofilët janë lloji më i shumtë i qelizave imune dhe shërbejnë si përgjigja e parë e sistemit imunitar. Një nga mekanizmat kryesorë të mbrojtjes së tyre është lirimi i kufijve jashtëqelizorë të neutrofilit, ose NETs – struktura të ngjashme me rrjeta të përbëra nga ADN dhe proteina antibakteriale. Këto NET-e ngjitëse kapin dhe neutralizojnë mikrobet invazive, duke parandaluar përhapjen e tyre në trup.

Derisa kohët e fundit, shkencëtarët mendonin se formimi i NET-ve ishte kryesisht i shkaktuar nga stresi dhe dëmtimi qelizor. Megjithatë, studimi ynë zbuloi se mitokondriet mund të zbulojnë një produkt të veçantë të baktereve – laktat – dhe të përdorin atë sinjal për të filluar formimin e NET-ve.

Laktati zakonisht lidhet me lodhjen e muskujve tek njerëzit. Por në kontekstin e infeksioneve bakteriale, ai luan një rol të ndryshëm. Shumë bakterie lëshojnë laktat si pjesë e prodhimit të tyre të energjisë. Ekipi im gjeti se sapo bakteret merren nga një dhomë e brendshme e qelizës quajtur fagosom, neutrofilët mund të ndjejnë praninë e këtij laktati.

Brenda fagosomit, ky laktat kommunikon tek neutrofilët që bakteret janë prezent dhe se proceset antibakteriale nuk janë të mjaftueshme për të vrarë këto patogjene. Kur mitokondriet në qelizat neutrofile ndjejnë këtë laktat, ato fillojnë të sinjalizojnë për qelizën që të heqë dorë nga NET-et që kanë kapur bakteret. Pasi bakteret lirohen jashtë qelizës, qelizat e tjera të imunitetit mund t’i vrasin ato.

Kur bllokojmë aftësinë e mitokondrive për të ndjerë laktatin, neutrofilët dështojnë të prodhojnë NET-e në mënyrë efektive. Kjo do të thoshte se bakteret janë më të prirura të ikin nga kapja dhe të shumohen, duke treguar sa i rëndësishëm është ky mekanizëm për mbrojtjen imune. Ky proces thekson një dialog të ndërlikuar midis metabolizmit të bakterieve dhe mekanizmit të energjisë së qelizës pritëse.

Ajo që e bën këtë gjetje të befasishme është fakti që mitokondriet brenda qelizave janë në gjendje të zbulojnë bakteret e kapura në fagosoma, edhe pse mikrobet janë të mbyllura në një hapësirë të veçantë. Disa mënyra, sensorët mitokondrialë mund të ndjejnë shenja nga brenda këtyre dhomave – një arritje mbresëlënëse e koordinimit qelizor.

Qëllimi i mitokondrive për të luftuar infeksionet

Studimi ynë është pjesë e një fushe në rritje të quajtur immunometabolism, e cila eksploron se si metabolizmi dhe funksioni imunitar janë thellësisht të lidhur. Në vend që ta shohim metabolizmin qelizor si një mjet të vetëm për të gjeneruar energji, kërkuesit tani e njohin atë si një drejtues kryesor të vendimeve imune.

Mitokondritë ndodhen në zemër të kësaj ndërveprimi. Aftësia e tyre për të ndjerë, përgjigjur dhe madje për të formësuar mjedisin metabolik të një qelizeve u jep atyre një rol të rëndësishëm në përcaktimin se si dhe kur ndërmerren përgjigje imune.

Për shembull, gjetjet tona ofrojnë një arsye kyçe pse pacientët me një sëmundje autoimune kronike të quajtur lupus erythematosus sistemik shpesh vuajnë nga infeksione të përsëritura. Mitokondritë në neutrofilet e pacientëve me lupus nuk ndjejnë siç duhet lactatin bakterial. Si rezultat, prodhimi i NET-ve u zvogëlua ndjeshëm. Këto disfunksione mitokondriale mund të shpjegojnë pse pacientët me lupus janë më të prekshëm ndaj infeksioneve bakteriale – edhe pse sistemet e tyre imune janë gjithmonë aktive për shkak të sëmundjes.

Ky vëzhgim tregon rolin qendror të mitokondrive në balancimin e përgjigjeve imune. Ai lidh dy çështje që duken të pavarura: aktivitetin e tepruar imunitar, siç shihet në lupus, dhe dobësinë imune si rritje e ndjeshmërisë ndaj infeksionit. Kur mitokondritë funksionojnë siç duhet, ato ndihmojnë neutrofilët të ndërmarrin një sulm efektiv dhe të synuar ndaj baktereve. Por kur mitokondritë janë të dëmtuara, ky sistem dështoi.

Zbulimi ynë se mitokondriet mund të ndjejnë laktatin bakterial për të shkaktuar formimin e NET-ve hap mundësi të reja për trajtimin e infeksioneve. Për shembull, barna që rrisin ndjeshmërinë mitokondriake mund të rrisin prodhimin e NET-ve tek njerëzit me sistem imunitar të dobësuar. Nga ana tjetër, për kushtet ku NET-et kontribuojnë në dëmtimin e indeve – si në COVID-19 të rëndë ose sëmundje autoimune – mund të jetë e dobishme të kufizohet kjo përgjigje.

Për më tepër, studimi ynë ngre pyetjen nëse qelizat e tjera të imunitetit përdorin mekanizma të ngjashëm për të ndjerë metabolitët mikrobinë, dhe nëse produkte të tjera bakteriale mund të shërbejnë si sinjale imune. Kuptimi i këtyre rrugëve në më shumë detaje mund të çojë në trajtime të reja që modulojnë përgjigjet imune më saktë, duke ulur dëmtimin kolateral ndërsa ruajnë mbrojtjen antimikrobike.

Mitokondriet nuk janë vetëm burimet e energjisë së qelizës – ato janë kullat e rojes së sistemit imunitar, të alarmuara për edhe shenjat më të dobëta metabolike të pushtuesve bakterialë. Ndërsa kuptimi i studiuesve për rolet e tyre zgjerohet, ashtu rritet edhe vlerësimi ynë për kompleksitetin – dhe adaptueshmërinë – e mbrojtjes sonë qelizore.