Η πρωτεΐνη Myosin II ρυθμίζει την ευαισθησία θερμοκρασίας των ανοσοκυττάρων
Η θερμοκρασία αποτελεί έναν σημαντικό φυσιολογικό παράγοντα που επηρεάζει την ταχύτητα των ανοσολογικών αντιδράσεων. Παρά το προφανές αυτής της διαπίστωσης, η επίδρασή της σε επίπεδο μεμονωμένων κυττάρων παρέμενε σε μεγάλο βαθμό ανεξερεύνητη μέχρι σήμερα. Ο Στέφαν Βίζερ από το Ινστιτούτο Ζωολογίας του Πανεπιστημίου του Ίνσμπρουκ και οι συνεργάτες του αναφέρουν στο περιοδικό Developmental Cell ότι η κινητική πρωτεΐνη Myosin II ρυθμίζει την ευαισθησία θερμοκρασίας των ανοσοκυττάρων και προάγει την επιτάχυνση των ανοσολογικών αντιδράσεων σε αυξημένες θερμοκρασίες σώματος.
Ανακαλύψεις και έρευνες
Ο Βίζερ παρατήρησε για πρώτη φορά την επίδραση της θερμοκρασίας στην κίνηση των ανοσοκυττάρων πριν από περίπου δέκα χρόνια, μέσα από απλά πειράματα κυτταρικής καλλιέργειας που διεξήγαγε στο Ινστιτούτο Επιστήμης και Τεχνολογίας της Αυστρίας (ISTA). Διαπίστωσε ότι η σταδιακή αύξηση της θερμοκρασίας από 20 °C σε 40 °C άλλαξε δραματικά τη κινητικότητα των ανοσοκυττάρων: όσο πιο ζεστό ήταν το περιβάλλον, τόσο πιο γρήγορα κινούνταν τα κύτταρα, ενώ στους 20 °C σχεδόν σταματούσαν. Ωστόσο, η αποκάλυψη του μοριακού μηχανισμού πίσω από αυτό το φαινόμενο απαιτούσε πολλά περισσότερα χρόνια.
Η σημασία της θερμοκρασίας
«Ακούγεται εκπληκτικό, γιατί η ιδέα ότι τα ανοσοκύτταρα αντιδρούν στη θερμοκρασία φαίνεται προφανής», εξηγεί ο βιοφυσικός. «Ωστόσο, δεν υπήρχε καμία ένδειξη για το πώς θα μπορούσε να λειτουργήσει αυτός ο μηχανισμός σε μοριακό επίπεδο». Μαζί με την συνεργάτιδά του, Βερένα Ρούπρεχτ, ο Βίζερ συνεχίζει να ερευνά τέτοιες ερωτήσεις στην πρόσφατα συσταθείσα ομάδα Ποσοτικής Βιολογίας (QBIO) στο Ινστιτούτο Ζωολογίας.
Η έρευνα αυτή δεν τον εγκατέλειψε ποτέ. Κατά τη διάρκεια της θητείας του ως επικεφαλής ομάδας στο Ινστιτούτο Φωτονικής Επιστημών (ICFO) στη Βαρκελώνη, ο Βίζερ είχε την ευκαιρία να μελετήσει συστηματικά την ευαισθησία θερμοκρασίας στα ανοσοκύτταρα, τόσο σε καλλιέργειες κυττάρων όσο και σε ζωντανούς οργανισμούς όπως τα ζαχαροκάλαμα και τα ποντίκια, χρησιμοποιώντας ένα ειδικά σχεδιασμένο θερμομικροσκόπιο.
Μηχανισμός δράσης της Myosin II
Όταν η θερμοκρασία αυξήθηκε από 25 °C (“κρύο”) σε 37 °C (“κανονική”) και 41 °C (“πυρετός”), αρκετοί τύποι ανθρώπινων λευκοκυττάρων, όπως τα Τ-κύτταρα, οι μακροφάγοι, τα δενδριτικά κύτταρα και τα ουδετερόφιλα, παρουσίασαν σημαντική αύξηση στην ταχύτητα μετανάστευσης και έναν σημαντικά μεγαλύτερο αριθμό κυττάρων που εισέρχονταν στα λεμφικά αγγεία σε σύντομο χρονικό διάστημα.
«Αυτό σημαίνει μέχρι και δέκα φορές αύξηση της ταχύτητας, γεγονός που μπορεί να μειώσει δραστικά τον χρόνο που χρειάζονται τα ανοσοκύτταρα για να φτάσουν στα λεμφικά αγγεία», σημειώνει ο Βίζερ.
Επιπλέον, τα λευκοκύτταρα αντέδρασαν σχεδόν άμεσα—μέσα σε δευτερόλεπτα—στις αλλαγές θερμοκρασίας. «Αυτό υποδεικνύει σαφώς έναν βιοφυσικό μηχανισμό, ταχύτερο από οποιαδήποτε διαδικασία ρύθμισης γονιδίων», προσθέτει.
Χρησιμοποιώντας μια προηγμένη ρύθμιση φθορισμού μικροσκοπίας που επιτρέπει ακριβή έλεγχο θερμοκρασίας σε επίπεδο μεμονωμένου κυττάρου, ο Βίζερ και οι συνεργάτες του κατάφεραν να προσδιορίσουν τον υποκείμενο μηχανισμό: η κινητική πρωτεΐνη Myosin II. Γνωστή για τους ρόλους της στην κινητικότητα των κυττάρων, τη διαίρεση των κυττάρων και τη συστολή των μυών, η Myosin II αυξάνει την ικανότητά της να παράγει μηχανική δύναμη μέσω του ATP όταν οι θερμοκρασίες ξεπερνούν τους 37 °C, προωθώντας έτσι τα ανοσοκύτταρα πιο γρήγορα. Η Myosin II είναι επομένως ο βασικός παράγοντας για μια αποτελεσματική ανοσολογική απόκριση υπό συνθήκες πυρετού.
«Η μελέτη μας δείχνει ότι η θερμοκρασία είναι μια κρίσιμη φυσιολογική παράμετρος που ρυθμίζει αυτόνομα τόσο την ταχύτητα όσο και τη μορφολογική δυναμική σε επίπεδο μεμονωμένου κυττάρου, τόσο σε θερμόαιμα όσο και σε ψυχρόαιμα είδη», καταλήγει ο Βίζερ. Βλέπει τα ευρήματα ως αφετηρία για νέες ερευνητικές ερωτήσεις, ιδιαίτερα στους τομείς της φυσιολογίας και της ανοσολογίας.
