幫忙還是幫倒忙?Th17 細胞可幫助對抗入侵病原體,卻也造成免疫失調

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日本沖繩科學技術大學(Okinawa Institute of Science and Technology)發現了一種可用於治療多種自體免疫疾病的化合物,如多發性硬化症(multiple sclerosis,MLS)和類風濕性關節炎(rheumatoid arthritis,RA)等。這些疾病是當身體免疫反應變得緊張時,造成原本要攻擊病原體和感染的免疫系統,反過來攻擊健康細胞和組織。

研究團隊的 Hiroki Ishikawa 教授說:「科學界對於人體細胞自體免疫性疾病發展關鍵的潛在機制,尚不清楚,但我們發現的一種可以抑制這些疾病發展的化合物。」這項發表在《Cell Reports》上的研究將有助於推進自體免疫性疾病治療方法的發展。

T 細胞代謝途徑研究新發現,有望為免疫學研究開拓新路(基因線上國際版)

糖分解是細胞生存不可或缺的

該研究的重點是 T17 輔助細胞 (T helper 17 cells)。 Th17 細胞是 T 細胞的一種,構成免疫系統的主要部分。這些細胞大量存在於我們的腸道中,經過進化可以幫助我們對抗侵入性病原體,但若它們會過度活化,會將正常、健康的組織誤認為是病原體,進而導致自體免疫失調。 Th17 細胞的生成需要糖分解(glycolysis),這是一種代謝過程,其中葡萄糖被分解並轉化為能量以支持細胞的代謝需求。糖分解對 Th17 細胞及體內各種細胞生長都是不可或缺的。

然而,研究團隊表示:「過度的糖分解似乎抑制了 Th17 細胞的活性,因此,我們假設糖分解過程中產生的分子可能會抑制細胞。」

有氧糖分解 (Aerobic glycolysis) 效應是 T 細胞存活和增殖所必需的代謝途徑。磷酸烯醇丙酮酸 (phosphoenolpyruvate,PEP),每天在我們的身體中產生,這種化合物是葡萄糖轉化為能量時產生的代謝物。研究人員發現,用 PEP 治療可以抑制 TH17 細胞的成熟,使發炎反應消退。在分化 Th17 細胞時補充 PEP 或抑制下游糖分解酶,會增加細胞內 PEP 水平並抑制白細胞介素 17A(Interleukin 17A,IL-17A)表達。 PEP 補充劑可抑制 Th17 和 Th2 細胞特徵分子的表達,但不會顯著影響糖分解、細胞增殖或 T 輔助細胞的存活。接著,團隊找到了一種名為 JunB 的蛋白質,對 Th17 細胞的成熟很重要。 JunB 通過與一組特定基因結合來促進 Th17 的成熟,而 PEP 藉由阻斷 JunB 活性來抑制 Th17 細胞的生成。

有氧糖分解結合 Th17 轉錄程序,具自體免疫疾病治療潛力

有了這些知識,研究人員每天對小鼠施用 PEP 可抑制 Th17 細胞的產生並改善 Th17 依賴性自體免疫腦脊髓炎,這些小鼠良好康復良好,顯示 PEP 將有氧糖分解與 Th17 轉錄程序聯繫起來,對自體免疫疾病具治療潛力。

在過去,開發自體免疫疾病治療方法的研究人員通常著眼於抑制糖分解,進一步抑制 Th17 細胞。但糖分解是對體內各類型細胞都必不可少的,抑制它可能會產生顯著的副作用。 PEP 可能是個新解方,能用作治療而不會導致此類副作用。科學家們現在已經申請了專利以繼續這項研究。

細胞中的 PEP 含量可以調節 Th17 轉錄程序,並抑制自身免疫。(圖片來源:Cell Reports
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參考資料:
1. https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(23)00216-4?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS2211124723002164%3Fshowall%3Dtrue
2. https://www.oist.jp/news-center/news/2023/3/6/potential-treatment-autoimmune-diseases-revealed-new-study

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