Właściwości wzmacniające odporność cynku są dobrze ugruntowane, ale naukowcy nie wiedzieli dokładnie, jak to działa. W nowym badaniu opublikowanym w Internecie 25 marca w czasopiśmie Blood, naukowcy z Centrum Badań nad Rakiem Freda Hutchinsona ujawniają dwa sposoby, w jakie minerał wspiera odporność i sugerują, jak można go wykorzystać do poprawy zdrowia.
Korzystając z myszy, zespół odkrył, że cynk jest potrzebny do rozwoju zwalczających choroby komórek odpornościowych zwanych komórkami T i pobudza regenerację grasicy, narządu odpornościowego, który wytwarza komórki T.
„To badanie poszerza naszą wiedzę na temat tego, co faktycznie robi cynk w układzie odpornościowym i sugeruje nową strategię terapeutyczną dla poprawy regeneracji układu odpornościowego” – powiedział starszy autor dr Jarrod Dudakov, immunolog z Fred Hutch.
Badanie ujawniło również, że eksperymentalny związek, który naśladuje działanie cynku w tym narządzie, działa nawet lepiej niż naturalny minerał, aby promować regenerację układu odpornościowego.
„Pracujemy teraz nad tym, jak cynk może pasować do naszych innych odkryć dotyczących tego, jak układ odpornościowy naprawia się sam i może ostatecznie doprowadzić do terapii poprawiających funkcje odpornościowe u osób, które otrzymują przeszczep komórek macierzystych krwi z powodu raka krwi lub osób z przewlekłą odpornością spadek, który towarzyszy starzeniu się” – powiedział Dudakov.
Regeneracja grasicy i funkcja odpornościowa oraz cynk
Wcześniej Dudakov i jego zespół nakreślili szlaki molekularne i typy komórek, które regulują naprawę grasicy układu odpornościowego po urazie. Takie leczenie może poprawić skuteczność szczepionki i przyspieszyć regenerację grasicy po stresorach, takich jak chemioterapia, przeszczep komórek macierzystych krwi i narażenie na promieniowanie.
Dudakov rozpoczął badania nad cynkiem kilka lat temu, kiedy do laboratorium Dudakova dołączył dr Lorenzo Iovino, pierwszy autor badania i współpracownik naukowy Freda Hutcha. Ponieważ naukowcy wiedzieli, że niski poziom cynku jest powiązany z mniejszą liczbą zwalczających infekcje limfocytów T i skurczoną grasicą, w której rozwijają się limfocyty T, Dudakov i Iovino badali, jak uzupełniać cynk w modelach mysich, w których układ odpornościowy jest uszkodzony.
Iovino, który jest również lekarzem przeszczepiającym komórki macierzyste krwi, wykazał w poprzednim badaniu, że cynk może wzmocnić regenerację odporności u pacjentów poddawanych przeszczepom komórek macierzystych z powodu szpiczaka mnogiego z powodu raka krwi.
Ale badanie nie wyjaśniło, dlaczego cynk pomaga.
Cynk ma kluczowe znaczenie dla rozwoju komórek T i regeneracji grasicy
Podobnie jak u ludzi, Iovino i Dudakov odkryli, że grasice myszy pozbawionych cynku w diecie kurczą się i wytwarzają znacznie mniej dojrzałych limfocytów T, nawet po zaledwie trzech tygodniach diety bezcynkowej. Iovino był w stanie wykazać, że bez cynku limfocyty T nie mogą w pełni dojrzeć.
Odkrył również, że niedobór cynku spowalnia powrót liczby limfocytów T po tym, jak myszy otrzymały leczenie niszczące odporność, podobne do tych, jakie podaje się pacjentom, którzy mają otrzymać przeszczep komórek macierzystych krwi.
I odwrotnie, dodatkowy cynk przyspiesza ten proces, a limfocyty T regenerują się szybciej niż normalnie. Zespół zaobserwował podobny wynik w mysim modelu przeszczepu komórek macierzystych krwi.
„Więc uzyskaliśmy spójny wynik lepszej rekonstrukcji grasicy, a także lepszej rekonstrukcji limfocytów T we krwi obwodowej po suplementacji cynkiem” – powiedział Iovino. „Ale nadal nie wiedzieliśmy, jak dokładnie działa cynk”.
Iovino odkrył, że to zmiana poziomu cynku wokół komórek uwalnia kluczowy czynnik regeneracyjny, który wydaje się uruchamiać procesy odnowy grasicy. Limfocyty T gromadzą cynk w miarę rozwoju, ale uwalniają go po szkodliwym zdarzeniu – takim jak wybuch promieniowania – zabija je.
Komórki wykorzystują cząsteczkę o nazwie GPR39, aby wyczuć zmianę w zewnętrznym cynku, a Iovino odkrył, że eksperymentalny związek, który naśladuje wzrost zewnętrznego poziomu cynku poprzez stymulację GPR39, może również promować uwalnianie czynnika odnowy i regenerację grasicy.
„Myślimy, że podczas suplementacji cynkiem gromadzi się on w rozwijających się limfocytach T. Jest on przechowywany i przechowywany, a następnie następuje uszkodzenie i cynk jest uwalniany” – powiedział Dudakov. „Teraz masz więcej cynku niż normalnie i może to wywołać tę ścieżkę regeneracji. Dzięki eksperymentalnemu związkowi możemy po prostu bezpośrednio nakierować na GPR39 i zasadniczo uzyskać ten sam efekt bez żadnego z tych wstępnych zabiegów”.
Dojazd do kliniki
Naukowcy twierdzą, że wciąż jest wiele do nauczenia się, zanim będą mogli wykorzystać swoje odkrycia w strategiach terapeutycznych.
Pacjenci po przeszczepie otrzymują już suplementy mineralne, więc jeśli dodatkowy cynk miałby zostać włączony do ich schematów leczenia, ważne byłoby upewnienie się, że każdy, kto go otrzymuje, ma naprawdę niedobór cynku. Iovino uważa, że może być wielu pacjentów, ale w tej chwili nie ma dobrego testu, aby to ocenić. Obecnie pracuje nad opracowaniem takiego, które najpierw zostanie wykorzystane do pomocy naukowcom w ustaleniu, czy poziom cynku u pacjentów koreluje z regeneracją odporności po przeszczepieniu komórek macierzystych krwi.
Dudakov będzie poszukiwał związków stymulujących GPR39 jako terapii poprawiających regenerację grasicy po ostrych urazach, takich jak promieniowanie przed przeszczepem. Zespół prowadzi obecnie badania przesiewowe podobnych związków, aby znaleźć te, które mogą być bardziej skuteczne.
On i Iovino pracują również nad ustaleniem, czy takie związki mogą pomóc w regeneracji grasicy w innych warunkach. Niestety, wraz z wiekiem nasze grasice również powoli kurczą się i zmniejszają produkcję limfocytów T. Dudakov i Iovino chcieliby również wiedzieć, czy tę przewlekłą degenerację można spowolnić poprzez przyspieszenie procesów regeneracyjnych narządu.
„Nasze laboratorium nadal łączy w całość czynniki molekularne, które przyczyniają się do odrastania grasicy” – powiedział Dudakov. „Ostatecznie dążymy do opracowania terapii, które wyzwalają naturalną regenerację i przywracają zdrowie odpornościowe”.
Badanie zostało sfinansowane przez National Institutes of Health, American Society of Hematology i The Rotary Foundation.