Воспаление: частично герой, частично злодей

lammation
                Кредит: CC0 Public Domain

В течение многих лет воспаление считалось одним из главных врагов медицины. Эксперты расценили это как побочный эффект болезни и травмы, отрицательный побочный продукт усилий организма излечиться. Один управлял и изгонял это когда бы ни было возможно.
                                                                                       

Эта точка зрения подверглась серьезной переоценке за последнее десятилетие. Воспаление, оказывается, не всегда плохо. На самом деле, исследователи все чаще считают, что это играет жизненно важную роль в поддержании хорошего здоровья. Некоторые даже считают, что воспаление настолько важно для правильного функционирования организма, что наше понимание физиологии должно быть переписано.

«Это (воспаление) — очень естественное состояние», — сказал Дэвид А. Хафлер, доктор медицинских наук, профессор неврологии Уильям С. и Лоис Стайлз, профессор иммунобиологии и заведующий кафедрой неврологии медицинского факультета. «Когда вы смотрите на иммунную систему, она выполняет несколько ролей. Очевидная — борьба с инфекцией. Но иммунная система также была выбрана природой для использования в ряде различных систем гомеостаза. о борьбе с болезнями. «

Некоторые примеры: иммунная система иногда действует как своего рода команда по очистке, которая убирает молекулярные беспорядки. В другом месте он выполняет такие функции, совершенно не связанные с борьбой с микробами, как обрезка избыточных нейронов в мозге маленьких детей — неотъемлемая часть развития мозга. Иммунная система также помогает регулировать функции многих органов, в том числе печени и кишечника. Делая все эти хорошие вещи, он неизбежно оставляет остаточное воспаление.

Меч обоюдоострый

Хотя эти идеи отражают воспаление как более позитивную составляющую здоровья человека, они также вызывают интригующие вопросы о том, как оно может вызвать заболевание в дальнейшей жизни. Возникают ли, например, такие заболевания, как рак, когда функции иммунной системы и регулирующие функции нарушаются, часто в связи с геном, и вызывают слишком много воспаления?

«Иммунная система — это обоюдоострый меч», — сказал Джон Макмикинг, доктор философии, доцент кафедры микробного патогенеза и иммунобиологии и исследователь Медицинского института Говарда Хьюза (HHMI). «Некоторые вещи помогают защитить вас. Некоторые вещи наносят вам вред. Исследователи ищут правильный баланс».

Воспаление уже было определено как виновник, а не просто побочный эффект при многих заболеваниях, включая рассеянный склероз (РС) и другие аутоиммунные заболевания. Мы также узнали, что он играет роль в так называемых болезнях образа жизни и таких состояниях, как болезни сердца, ожирение и диабет, сказал Акико Ивасаки, доктор философии, профессор иммунобиологии им. Вальдемара фон Цедтвица, профессор молекулярных, клеточных и биология развития и исследователь HHMI. По словам Ивасаки, трудно представить себе какую-либо болезнь, которая не связана с воспалением. Этот факт имеет некоторые исследователи, призывающие к полной переоценке роли воспаления в функционировании организма.

«Мы все еще думаем с точки зрения нормальной физиологии и аномального воспаления», — сказал профессор стерлинга по иммунобиологии и исследователь HHMI Руслан Меджитов, доктор философии, один из ведущих мировых исследователей воспаления. «Эта точка зрения, я думаю, устарела. Там нет современной основы, чтобы заменить эту точку зрения».

Меджитов и его лаборатория усердно работают над строительством этих лесов. Он утверждает, что воспаление так же важно для понимания физиологии, как и гормоны. Как только он завершит начальную работу, следующим этапом будет попытка найти способы включения и выключения воспаления для лечения или предотвращения заболевания, сказал он. По его оценкам, мы находимся примерно на полпути к картированию основ, но только на 10% пути к полному пониманию того, как работает воспаление.

«Понятно, что воспаление — это не только инфекция», — сказал он. «Это не просто ответ на травму. Он имеет множество других должностных инструкций, множество других функций, которые также участвуют в том, что мы называем нормальной физиологией».

В качестве новаторского шага медицинская школа включила выводы Меджитова в свою учебную программу, обучая будущих врачей, что воспаление является неотъемлемой частью как здоровья, так и болезни, а не просто побочным эффектом. По словам Меджитова и других исследователей в школе, поскольку исследования придают все большее значение воспалению, Йельский университет рассматривает возможность создания института, посвященного исключительно его изучению. Понимание роли воспаления в организме на молекулярном уровне может проложить путь для нового поколения фармацевтических препаратов и методов лечения. Поскольку воспаление сопровождает почти все заболевания и заболевания, потенциал новых разработок огромен.

«Если вы инфицированы, воспаление может быть даже полезным, помогая предоставлять дополнительные сигналы, предупреждающие хозяина о наличии микробных патогенов и привлекая иммунные клетки к месту заражения. Однако вам нужно отключить его один раз. инфекция решена, чтобы избежать чрезмерного повреждения ткани «, сказал МакМикинг. «Есть ли способ сделать это? Могу ли я принять таблетку, которая поможет уменьшить воспалительные нагрузки?»

Роль цитокинов

На базовом уровне наше понимание воспаления не изменилось, сказал Ивасаки. Например, воспаление от перелома лодыжки или бронхиальной болезни — это способ вызова иммунной системы организмом для восстановления гомеостаза. Слишком сильное воспаление само по себе может убить, например, затопляя легкие жидкостью или вызывая обезвоживание.

Теперь мы понимаем, что воспаление может быть как причиной, так и следствием, сказал Ивасаки. Ожирение и диабет являются примерами, продолжила она. Когда люди набирают вес, их жировые клетки становятся больше. Клетки иммунной системы, называемые макрофагами, чья работа заключается в поддержании гомеостаза, чувствуют, что что-то не так, и они внедряют в клетки борющиеся с болезнями маленькие белки, называемые цитокинами, создавая воспаление. Хотя переломный момент остается неясным — по-видимому, он варьируется от человека к человеку — в результате воспаление может привести к диабету и сердечным заболеваниям. Как именно это происходит, требует дальнейшего изучения, сказал Ивасаки. «Мы просто знаем, что если мы сможем блокировать эти макрофаги от выстрела, мы сможем предотвратить возникновение болезни», — сказала она.

Другой пример — болезнь Альцгеймера, сказал Ивасаки. Исследования показывают, что иммунная реакция на амилоидные бляшки в мозге может способствовать страшной болезни. Согласно модели, макрофаги интерпретируют кристаллоподобные бляшки в мозге как посторонние объекты и начинают секретировать цитокины, которые атакуют их, что приводит к воспалению и разрушению нейронов, кульминацией которых является деменция. В конечном счете, воспаление также может играть роль в таком поведении, как депрессия и самоубийство, сказала она.

Хафлер, эксперт по РС, приводит еще один пример двойной обязанности, выполняемой воспалительными цитокинами. В его лаборатории сравнивали спинномозговую жидкость здоровых студентов-медиков и пациентов с РС. Неудивительно, что жидкость от пациентов с РС была воспаленной, как и у здоровых студентов-медиков. «Нам было очень трудно определить разницу между спинномозговой жидкостью и нормальной спинномозговой жидкостью», — сказал он. Это потому, что цитокины, помимо борьбы с болезнями, также помогают регулировать нервную систему в отношении синаптических связей, всасывания жидкости и других функций, сказал он.

Поддержание микробиома в здоровом состоянии

Существует еще один потенциальный источник воспалительного заболевания, вызывающего болезнь: кишечник человека. Исследователи все чаще считают, что воспаление в пищеварительном тракте может быть причиной возникновения различных заболеваний, включая нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Паркинсона. Они также начинают верить, что здоровый микробиом — миллиарды бактерий в кишечнике, которые помогают нам перерабатывать пищу — может стать ключом к предотвращению этого потенциально вызывающего заболевания воспаления.

Ноа Палм, доктор философии ’11, FW ’15, доцент кафедры иммунобиологии, и его команда лаборатории исследуют связь между микробиомом, воспалением и заболеванием. По словам Палм, микробиом чрезвычайно чувствителен. По его словам, изменения в рационе питания или даже что-то столь же приятное, как жизнь с собакой, значительно изменяют кишащие микробные сообщества, которые населяют наши кишки. Поскольку западная среда стала более антисептической, а в рационе большинства людей содержится меньше растений и больше обработанных пищевых продуктов, состав нашего кишечного микробиома изменился, а его разнообразие значительно сократилось. В то же время число случаев возникновения определенных воспалительных заболеваний и состояний — аллергии, ожирения, болезней сердца, диабета — возросло. Есть ли связь?

«В моей лаборатории мы пытаемся перейти от корреляции к причинности», — сказал Палм. Он уже начал устанавливать потенциальную причину некоторых заболеваний, в частности воспалительных заболеваний кишечника (ВЗК). Он и его лаборанты обнаружили, что когда микробиомный материал от страдальца ВЗК вставляется в здоровую мышь, у мыши развивается заболевание, похожее на ВЗК человека. Хотя генетические факторы также могут быть вовлечены, эти результаты показывают, что определенные бактерии могут вызывать ВЗК, по крайней мере, в подгруппе пациентов. Исследователям Palm предстоит пройти долгий путь, но в конечном итоге это может привести к индивидуализированному лечению, предназначенному для максимального улучшения здоровья микробиома и предотвращения воспалительного процесса, вызывающего заболевания.

Новый подход к устойчивости к антибиотикам

Расширенное понимание воспаления в кишечнике и того, как оно вызывается, может также однажды решить одну из самых серьезных долгосрочных проблем медицины: устойчивость к антибиотикам. Хорхе Галан, доктор философии, доктор медицинских наук, профессор микробного патогенеза Люсиль П. Марки, профессор клеточной биологии и заведующий кафедрой микробного патогенеза, сказал, что его лабораторные исследования «детально» изучают заболевания кишечного тракта, особенно сальмонеллез. Давно считалось, что воспаление, вызванное сальмонеллезной инфекцией, которая делает вас больным, было вызвано тем, что иммунная система атакует патоген. Но «теперь мы знаем, что это не так», — сказал Галан.

Питательные вещества в кишечнике редки, добавил Галан. Чтобы сделать эти питательные вещества доступными, сальмонелла и подобные патогены должны вызывать воспаление. Это нелегко, потому что иммунная система разрушается в кишечнике; в противном случае распознавание бактерий в микробиоме вызовет хроническое воспаление. «Сальмонелла нуждается в воспалении», — сказал Галан. «Его топтать землю — кишечник. Теперь у него есть проблема. Ему нужно воспаление в месте, где его нелегко вызвать».

Сальмонелла достигает этой цели, вводя белки, которые вызывают воспаление, тем самым производя питательные вещества, необходимые для выживания, сказал Галан. У него на столе в кабинете чистый блок с изображением микроинъекционного устройства возбудителя, подарок от его учеников. В большинстве случаев возникающего в результате воспаления недостаточно для того, чтобы человек заболел, потому что патоген использует свои собственные механизмы для его выключения; когда воспаление выходит из-под контроля, что редко, у человека появляются классические симптомы сальмонеллеза. «Это то, что так здорово в воспалении», — сказал Галан. «Есть так много способов вызвать его».

Понимание Галана потенциально создает новый путь лечения. По его словам, вместо того, чтобы убивать возбудителя классическим антибиотиком, вы можете попытаться разработать целевое лекарство, которое просто отключит микроинъекционное устройство, вызывающее воспаление. «Вы склеиваете бактерии», — сказал Галан. «Вы препятствуете болезням, вызывающим бактерии, что является совершенно другой концепцией. Конечно, эволюционный процесс, который приводит к устойчивости к антибиотикам, будет значительно замедлен».

Обещание более глубокого понимания воспаления и его роли в болезни и здоровье имеет большое значение, потенциально прокладывая путь для индивидуализированного и менее инвазивного лечения, которое работает в гармонии с телом, утверждают исследователи. Это может быть сведено к тому, чтобы научиться включать и выключать воспаление.

«Можем ли мы отделить пользу от вредного воздействия?» Сказал Макмиккинг. «Найдите новые молекулярные мишени, которые обеспечивают эффективные противомикробные реакции, но избегают побочного повреждения. Передача сигналов цитокинов включает сотни генов — есть способ выбрать и выбрать последующие ответы хозяина, которые мы хотели бы выявить и успокоить те, которых мы хотим избежать ?» Макмикинг и его коллеги из Йельского университета работают над тем, чтобы выяснить это.

Поделится с друзьями

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *