营养物质的使用如何重新编程免疫细胞对感染和癌症的影响

渥太华大学医学院实验室牵头的一项创新研究揭示了一种必需营养素在塑造人体抵御感染的第一道防线之一——称为巨噬细胞的免疫细胞——的细胞景观方面的先前未被认识的作用。

这些发现确定了营养胆碱在正常条件下和对小鼠肠道蠕虫感染的反应中的作用，可能对其他人类感染模型，甚至癌症免疫产生重大影响。

在《公共科学图书馆病原体》上发表的研究中，摩根·富勒顿博士解释说，通过阻断新陈代谢的特定部分，研究小组发现巨噬细胞(免疫系统的明星细胞之一的前哨细胞)出现了意想不到的缺陷。巨噬细胞以其类似吃豆人的能力而闻名，可以在协调的免疫反应中吞噬微生物和细胞碎片，最终修复受损的组织。

“当我们剥夺这些细胞使用胆碱营养物质的能力时，它们的正常反应就会减弱。我们还发现，用药物阻止胆碱的使用，使得小鼠体内免疫细胞的数量和类型非常不同——无论有没有寄生虫感染，”该研究的资深作者之一兼联合主任 Fullerton 博士说。渥太华大学感染、免疫和炎症中心。

第一作者、富勒顿博士渥太华实验室的博士后研究员 Peyman Ghorbani 博士表示，这一发现可能与巨噬细胞通过线粒体产生能量的能力的变化有关，线粒体是变形细胞器，充当我们细胞内的动力包。

在探索新陈代谢和免疫之间的联系时，富勒顿博士实验室的目标之一是扩大有关免疫细胞胆碱代谢的全球知识。胆碱是一种必需营养素，存在于多种食物中，包括鸡蛋、小麦胚芽和肉类。在体内，它会转化为一种称为乙酰胆碱的神经递质，并在肝脏中代谢。

在这项具体工作中，用体内胆碱代谢抑制剂治疗感染肠道蠕虫的小鼠。富勒顿博士表示，研究小组发现“小鼠的免疫特征发生了巨大的重新编程”。

他说，这些发现表明，通过改变营养物质的使用方式，可以对免疫细胞和非免疫细胞的功能和数量进行重新编程。这些知识也许最终会被证明对对抗癌症有影响。

“某些癌症疗法旨在开启免疫系统，使其能够对抗癌细胞，就像感染一样，”富勒顿博士说。“某些药物改变胆碱水平可能会影响这些病症。这需要在细胞和小鼠中进行测试。”

未来的策略可能涉及遗传和组织特异性模型，以进一步证明胆碱吸收和随后代谢的重要性。

这是一项深入合作的研究。Fullerton 博士的实验室开始研究巨噬细胞，发现阻断胆碱会导致特定细胞因子(在细胞信号传导中重要的微小蛋白质)的产生减少，称为 RELM α。为了更好地了解他们在细胞中观察到的现象的生理意义，他们联系了加州大学河滨分校的科学家同事 Meera Nair 博士，她是 导致 RELM α 增加的小鼠寄生虫模型方面的专家。

奈尔博士的实验室在共同第一作者 Sang Yong Kim 博士的领导下进行了小鼠感染研究。在渥太华医学院，该团队受益于以下实验室的专业知识：Steffany Bennett 博士(负责脂质组学分析)、Julie St-Pierre 博士(负责新陈代谢)、Baptiste Lacoste 博士(负责透射电子显微镜)和 Alexandre Blais 博士(负责生物信息学) 。学院最先进的核心设施也是不可或缺的。

“我们非常感谢每个人的合作意愿和他们的专业知识，”富勒顿博士说。

这项工作得到了加拿大自然科学和工程研究委员会 (NSERC)、加拿大健康研究所 (CIHR) 等资助机构的发现补助金的支持。