W nowym artykule, opublikowanym w czasopiśmie naukowym „Cell”, badacze ze Szkoły Medycyny Stomatologicznej Uniwersytetu Pensylwanii wraz z międzynarodowym zespołem wyjaśnili mechanizm, za pomocą którego wrodzona pamięć immunologiczna, utrwalona na skutek przejścia choroby zapalnej, może powodować inny rodzaj stanu zapalnego. W tym opracowaniu naukowcy skupili się na korelacji pomiędzy chorobą dziąseł a zwiększoną podatnością na wystąpienie zapalenia stawów poprzez zmiany w prekursorach komórek odpornościowych w szpiku kostnym. Z zastosowaniem modelu mysiego wykazali, że biorcy przeszczepu szpiku kostnego byli bardziej narażeni na wystąpienie ciężkiego zapalenia stawów w przypadku, gdy ich dawca cierpiał na zapalenie dziąseł. George Hajishengallis, jeden z autorów badań, profesor Szkoły Medycyny Stomatologicznej w Pensylwanii, tłumaczy, że choć doświadczenie zostało przeprowadzone z wykorzystaniem modelu zapalenia przyzębia i zapalenia stawów, to w rzeczywistości jest to centralny mechanizm, zasada leżąca u podstaw związku między różnymi chorobami współistniejącymi, zatem odkrycia te nie ograniczają się tylko do tych dwóch przypadłości.

W poprzednich pracach badawczych nad rolą wrodzonej pamięci immunologicznej Hajishengallis oraz współpracownicy odkryli, że podobnie jak limfocyty T i B, komórki szpiku wrodzonego układu odpornościowego, takie jak neutrofile i makrofagi, mogą zachowywać pamięć i stać się bardziej responsywne podczas kontaktu z nowym zagrożeniem. Ponadto wykazali, że „wytrenowana odporność” może być przenoszona z jednego organizmu na drugi poprzez przeszczep szpiku kostnego. Mimo iż mogłoby się wydawać, że jest to korzystne oddziaływanie, taka odporność może mieć też negatywne konsekwencje – choroba dziąseł zwiększa ryzyko chorób współistniejących, takich jak choroba sercowo-naczyniowa, a korelacja ta działa dwukierunkowo, np. osoby z zapaleniem okrężnicy są bardziej narażone na wystąpienie chorób przyzębia.

W ostatnim badaniu, mającym na celu dotarcie do źródła związku pomiędzy chorobami współistniejącymi a „wytrenowaną odpornością” zachodzącą w szpiku kostnym, naukowcy zastosowali model mysi. Początkowo wykazali, że w ciągu tygodnia od wywołania u myszy choroby przyzębia komórki szpiku zwierzęcia i ich komórki progenitorowe rozrosły się w szpiku kostnym. Badając je kilka tygodni później, po celowym ustąpieniu zapalenia przyzębia, badacze nie zauważyli znaczących zmian w wyglądzie lub zachowaniu komórek. O zapamiętaniu stanu zapalnego przez komórki progenitorowe świadczyła jednak obecność zmian epigenetycznych w markerach molekularnych, które wpływają na sposób włączania i wyłączania genów, ale nie zmieniają rzeczywistej sekwencji DNA. Ogólny wzór zmian epigenetycznych był powiązany ze znanymi sygnaturami odpowiedzi zapalnej. Naukowcy odkryli, że zmiany te, wywołane stanem zapalnym, mogą wpływać na sposób ekspresji genów przy przyszłym wyzwaniu.

Myszy z wywołaną chorobą przyzębia miały również ostrzejszą odpowiedź na późniejsze wyzwanie układu odpornościowego, co stanowiło istotny przejaw „wytrenowanej odporności”. Kolejnym etapem eksperymentu był przeszczep szpiku kostnego. Myszy z paradontozą (ciężką postacią choroby dziąseł) były dawcami, natomiast grupa zdrowych myszy stanowiła kontrolę. Ze szpiku kostnego przeszczepiono dwieście komórek macierzystych myszom, które nigdy nie miały choroby dziąseł. Kilka miesięcy później myszy te wystawiono na działanie przeciwciał kolagenowych, mających na celu wywołanie zapalenia stawów. Zaobserwowano, że u myszy, które otrzymały przeszczep od zwierząt z zapaleniem przyzębia, rozwinęło się cięższe zapalenie stawów niż u myszy, których komórki macierzyste pochodziły od modelu zdrowego. Dalsze etapy doświadczenia sugerowały, że ścieżka sygnalizacyjna zarządzana przez receptor dla cząsteczki interleukiny 1 (IL-1) odgrywa kluczową rolę w rozwijaniu się tej pamięci. Myszy pozbawione sygnalizacji receptora IL-1 nie były bowiem w stanie wygenerować pamięci immunologicznej, która sprzyjała większej podatności na choroby współistniejące u mysich biorców.

Prowadzone prace badawcze mogą być bardzo istotne w kontekście przeszczepów szpiku kostnego u ludzi – powszechnej terapii w leczeniu nowotworów krwi. Odkrycia sugerują, że lekarze powinni wziąć pod uwagę to, jak historia medyczna dawcy wpłynie na zdrowie biorcy, ponieważ dawcy z pewnymi typami pamięci immunologicznej, wywołanymi przez leżące u ich podstaw stany zapalne, mogą narażać biorców na wyższe ryzyko wystąpienia zaburzeń zapalnych. Możliwe także, iż blokowanie sygnalizacji receptora IL-1 będzie efektywne w łagodzeniu lub zapobieganiu wystąpienia tych niekorzystnych skutków, związanych z pamięcią immunologiczną. Naukowcy podkreślają również, jak ważna jest dbałość o jamę ustną, ponieważ może ona mieć ogromny wpływ na ogólny stan zdrowia organizmu.