راهنمای ایمونومتابولیسم برای ایمونولوژیست ها

مروری بر مسیرهای متابولیک

سیگنال های درونی و خارجی سلول ها، فعالیت های متابولیکی سلول را به منظور حفظ بقا و همچنین رشد سلول تنظیم می کنند. در حوزه ی ایمنی، تغییرات در مسیرهای متابولیکی با تغییرات در عملکردهای اجرایی سیستم ایمنی همراه است که عمدتا با تولید مجموعه ی مختلفی از سایتوکاین ها انجام می شود.

در ادامه توضیح می دهیم که چطور مولکول های سیستم ایمنی مانند IL-4 یا PRR ها، می توانند مسیرهای مختلف متابولیکی در سلول ها را تقویت کنند، رویدادهایی که قبلا نشان داده شده بود که با غلظت اکسیژن تنظیم می شوند. سلول های ایمنی با عملکردهای مختلف، به منظور تأمین انرژی مورد نیازشان و تولید متابولیت های ضروری، از مسیرهای متابولیکی مختلفی استفاده می کنند.

مسیرهای در ظاهر متفاوت متابولیکی که محصولات متفاوتی نیز تولید می کنند، به واسطه ی سوخت های اولیه ی مورد استفاده بسیار بهم نزدیک هستند. یک نمونه از این تعاملات پیچیده ی مسیرهای متابولیکی، می توان به فرآیند تولید اسیدهای چرب اشاره کرد. تولید این اسیدهای چرب که هم در ساختار غشای سلولی کاربرد دارد و هم می تواند در سایر ساختارهایی که بر پایه ی لیپیدها هستند و در تکثیر سلول مورد استفاده قرار می گیرند، به محصولات ناشی از مسیرهایی مانند گلیکولیز و چرخه ی تری کربوکسیلیک اسید (TCA) وابسته هستند.

پیش تر مشخص شده بود که سطوح مختلف اکسیژن و مواد مغذی بازیگران کلیدی تعیین مسیرهای متابولیکی هستند. برای مثال در شرایط Normoxia (به حالتی گفته می شود که غلظت اکسیژن بین ۱۰ الی ۲۱ درصد است و بین Hypoxia و Hyperoxia قرار دارد)، چرخه TCA (Tricarboxylic acid) یا همان چرخه ی کربس، و فسفریلاسیون اکسیداتیو برتری دارد، در صورتی شرایط Hypoxia (کاهش غلظت اکسیژن به بین ۱ الی ۵ درصد) موجب القای بیان hypoxia-inducible factor 1α (HIF1α) و در نتیجه بیان آنزیم های گلیکولیز می شوند. اخیرا، مشخص شده است که محرک های سیستم ایمنی نیز می توانند در تعیین نوع مسیرهای متابولیکی اثر گذار باشند. برای مثال، تحریک سلول ها با IL-4 می تواند مسیر فسفریلاسیون اکسیداتیو را فعال کند در حالی که تحریک سیستم ایمنی با استفاده از فعال کردن گیرنده های PRR مانند TLR4، با القای HIF1α موجب شروع مسیر گلیکولیز می شود.