Naukowcy z University of Barcelona zidentyfikowali kluczowe białko uczestniczące w odpowiedzi zapalnej na infekcje

Naukowcy z University of Barcelona odkryli, że białko Polμ odgrywa fundamentalną rolę w procesie naprawy tkanek po infekcjach i urazach. Badanie opublikowane w czasopiśmie Cell Reports pokazuje, że białko to chroni makrofagi przed uszkodzeniami DNA wywoływanymi przez własne mechanizmy obronne organizmu. Odkrycie może mieć znaczenie dla zrozumienia chorób autoinflamacyjnych, a także dla opracowania nowych strategii terapeutycznych w leczeniu sepsy i innych schorzeń związanych z nieprawidłową odpowiedzią immunologiczną.

W artykule:

• Rola makrofagów w odpowiedzi zapalnej
• Znaczenie białka Polμ dla przeżycia komórek odpornościowych
• Jak reaktywne formy tlenu uszkadzają DNA makrofagów
• Wyniki badań przeprowadzonych na modelach zwierzęcych
• Możliwe związki między niedoborem Polμ a chorobami autoinflamacyjnymi
• Potencjalne zastosowania terapeutyczne odkrycia

Gdy dochodzi do zranienia lub zakażenia, organizm uruchamia odpowiedź zapalną – podstawowy mechanizm obronny przed zagrożeniami zewnętrznymi. Kluczową rolę w tym procesie odgrywają makrofagi, komórki należące do wrodzonego układu odpornościowego. Najpierw pomagają one eliminować patogeny i inne czynniki zakaźne, a następnie inicjują mechanizmy naprawy uszkodzeń powstałych podczas reakcji zapalnej.

Badanie przeprowadzone przez naukowców z University of Barcelona, którego wyniki opublikowano w czasopiśmie Cell Reports, wykazało, że białko określane jako Polμ jest niezbędne dla prawidłowego przebiegu tego procesu naprawczego. Umożliwia ono przeżycie makrofagów w miejscu rozwijającego się stanu zapalnego. Zdaniem autorów niedobór tego białka może być przyczyną niektórych chorób autoinflamacyjnych, w których układ odpornościowy zostaje aktywowany w sposób nieprawidłowy, prowadząc do przewlekłego stanu zapalnego i uszkodzenia tkanek.

Badanie prowadzone przez ekspertów z zakresu immunologii

Badania przeprowadzono z wykorzystaniem modeli zwierzęcych. Pracami kierowali Jorge Lloberas, Antonio Celada oraz Carlos Sebastián z Sekcji Immunologii Wydziału Biologii University of Barcelona, Barcelona Science Park-UB (PCB-UB) oraz Consolidated Research Group on Inflammation: Basic and Translational Research (InFlam-BaTra).

Carlos Sebastián jest również członkiem UB Institute of Biomedicine (IBUB) i kierownikiem grupy badawczej Metabolic Dynamics in Cancer Group. Pierwszym autorem publikacji był Carlos Batlle-Recoder. W realizacji projektu uczestniczyli także naukowcy z National Centre for Biotechnology (CNB-CSIC).

Obrona organizmu może powodować uszkodzenia uboczne

Po aktywacji odpowiedzi zapalnej makrofagi pochłaniają patogeny i produkują duże ilości reaktywnych form tlenu (ROS), które służą do ich niszczenia. Mechanizm ten jest niezwykle skuteczny w zwalczaniu infekcji, jednak ma również swoją cenę.

ROS mogą uszkadzać same makrofagi, wywołując uszkodzenia DNA. W konsekwencji dochodzi do obumierania tych komórek obronnych, co może sprzyjać rozwojowi przewlekłego stanu zapalnego.

Wcześniejsze badania wykazały znaczenie Polμ w rozwoju limfocytów oraz w naprawie uszkodzeń materiału genetycznego. Dotychczas jednak nie było wiadomo, jaką funkcję białko to pełni w makrofagach i w przebiegu odpowiedzi zapalnej.

Polμ warunkiem prawidłowego przebiegu odpowiedzi zapalnej

Aby wyjaśnić rolę tego białka, naukowcy wykorzystali modele zwierzęce zapalenia skóry oraz uszkodzenia mięśni. Analizowano przebieg reakcji zapalnej u myszy pozbawionych białka Polμ.

Jak podkreślają autorzy, zarówno eksperymenty prowadzone w warunkach laboratoryjnych (in vitro), jak i badania na żywych organizmach (in vivo) wykazały, że w przypadku braku tej polimerazy dochodzi do zaburzeń obu faz odpowiedzi zapalnej.

Uzyskane wyniki wskazują, że Polμ chroni makrofagi przed uszkodzeniami DNA wywoływanymi przez reaktywne formy tlenu powstające podczas walki z infekcją. Dzięki temu komórki te mogą przetrwać wystarczająco długo, aby skutecznie zwalczyć patogeny i wspierać proces regeneracji tkanek.

Nowe spojrzenie na choroby autoinflamacyjne

W świetle uzyskanych danych naukowcy sugerują, że niedobór białka Polμ może odgrywać istotną rolę w rozwoju niektórych chorób, w tym interferonopatii. Są to schorzenia charakteryzujące się przewlekłą aktywacją interferonów typu I – kluczowych cząsteczek układu odpornościowego odpowiedzialnych za koordynację odpowiedzi przeciwwirusowej.

Nadmierna aktywność tych cząsteczek prowadzi do przewlekłego stanu zapalnego oraz uszkodzeń narządów i tkanek.

Jak zauważają badacze, do tej pory nie opisano u ludzi chorób zapalnych bezpośrednio związanych z zaburzeniami Polμ. Może to jednak wynikać z faktu, że obecność mutacji tego białka nie była rutynowo analizowana u pacjentów z chorobami zapalnymi.

Zdaniem autorów możliwe jest, że w części przypadków przewlekłych chorób autoinflamacyjnych mutacje Polμ pozostają po prostu nierozpoznane.

Możliwe zastosowanie w leczeniu sepsy

Odkrycie może mieć również znaczenie w sytuacjach odwrotnych, kiedy aktywność makrofagów staje się nadmierna. Taka sytuacja występuje między innymi podczas wstrząsu septycznego.

Naukowcy sugerują, że farmakologiczne hamowanie aktywności Polμ mogłoby ograniczyć nadmierną aktywację makrofagów i zmniejszyć uszkodzenia wywoływane przez niekontrolowaną reakcję zapalną.

Przeprowadzone eksperymenty z wykorzystaniem różnych patogenów oraz modeli sepsy wykazały, że myszy pozbawione Polμ charakteryzowały się wyższym wskaźnikiem przeżycia niż zwierzęta posiadające prawidłową aktywność tego białka.

Autorzy podkreślają, że konieczne są dalsze badania, które pozwolą ocenić możliwość wykorzystania tych obserwacji w praktyce klinicznej. Wyniki wskazują jednak, że Polμ może stać się interesującym celem terapeutycznym zarówno w chorobach związanych z przewlekłym stanem zapalnym, jak i w schorzeniach przebiegających z nadmierną aktywacją układu odpornościowego.

Źródło: Cell Reports, DNA polymerase μ protects macrophages from DNA damage produced during pro-inflammatory activation
DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.celrep.2026.117081