Glucosio-Immagine: una nuova ricerca dimostra che il glucosio fornisce alle cellule T non solo energia, ma rafforza anche la loro capacità di combattere il cancro. Credito: Shutterstock
Il glucosio guida la segnalazione delle cellule T. Segnali più forti significano una migliore difesa contro il cancro.
Per le cellule T che combattono le malattie, il glucosio è molto più di una semplice scarica di zuccheri.
Gli scienziati del Van Andel Institute hanno scoperto che il glucosio, una fonte di energia essenziale per le cellule immunitarie, svolge anche un ruolo chiave nella comunicazione tra le cellule T e ne potenzia la capacità di combattere i tumori. Questa scoperta potrebbe aiutare a perfezionare il modo in cui le cellule T vengono utilizzate per combattere il cancro e altre malattie.
La ricerca è descritta in dettaglio in uno studio pubblicato su Cell Metabolism.
Perché le cellule T hanno bisogno del glucosio
Le cellule T svolgono un ruolo fondamentale nella difesa dell’ospite contro infezioni e cancro. Lo sviluppo di cellule T effettrici funzionali (Teff) si basa sulla riprogrammazione metabolica, che supporta le maggiori richieste metaboliche necessarie per la crescita, la proliferazione e la funzione effettrice delle cellule T. Un passaggio chiave nella formazione di cellule Teff funzionali è la sovraregolazione dell’espressione del trasportatore del glucosio per aumentarne l’assorbimento. Il glucosio è vitale per le cellule Teff, poiché la limitazione della disponibilità di glucosio o l’inibizione della glicolisi compromettono la sopravvivenza, la proliferazione e la produzione di citochine delle cellule T.
“Le cellule immunitarie sono fortemente influenzate dall’ambiente in cui si trovano”, ha affermato Joseph Longo, Ph.D., primo autore dello studio e ricercatore post-dottorato nel laboratorio di Russell Jones, Ph.D. “Sapevamo che le cellule T hanno bisogno di glucosio per funzionare, ma non ne conoscevamo esattamente il motivo. In precedenza si pensava che le cellule T scomponessero principalmente il glucosio per produrre energia, ma il nostro nuovo lavoro dimostra che le cellule T usano il glucosio come elemento costitutivo di altre molecole necessarie per supportare le proprietà antitumorali delle cellule T“.
Il glucosio alimenta la produzione di glicosfingolipidi
I risultati rivelano che le cellule T destinano porzioni significative di glucosio alla sintesi di grandi molecole chiamate glicosfingolipidi (GSL). Questi composti zuccheri-grassi sono essenziali per la crescita delle cellule T e per la produzione di proteine che le cellule T utilizzano per combattere il cancro.
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Spiegano gli autori:
“Le cellule T attivate in vitro metabolizzano prevalentemente il glucosio tramite glicolisi aerobica, portando a un aumento della produzione di lattato, un processo noto come effetto Warburg. Tuttavia, oltre alla glicolisi, le cellule T attivate aumentano anche la fosforilazione ossidativa (OXPHOS), che è alimentata, in parte, dal piruvato derivato dal glucosio. È interessante notare che, rispetto alle cellule T CD8 + attivate in vitro, le cellule T CD8 + attivate in vivo producono meno lattato e hanno tassi di OXPHOS aumentati. In condizioni fisiologiche, tuttavia, le cellule T CD8 + ossidano preferenzialmente fonti di carbonio non glucosio per alimentare il ciclo dell’acido tricarbossilico (TCA) e OXPHOS. In presenza di queste fonti di carbonio alternative, il contributo del glucosio al ciclo TCA è ridotto. Invece, il glucosio ha la priorità di alimentare i percorsi biosintetici associati alla crescita e alla proliferazione cellulare, come la biosintesi dei nucleotidi e del lipide, contribuendo comunque alla bioenergetica cellulare tramite la produzione di adenosina trifosfato (ATP) e NADH dipendente dalla glicolisi. Insieme, questi studi suggeriscono che le cellule T CD8 + hanno requisiti distinti per il glucosio in vivo; tuttavia, i destini metabolici del glucosio critici per la funzione delle cellule Teff in condizioni fisiologiche rimangono poco definiti. In questo studio, utilizziamo il tracciamento in vivo degli isotopi stabili per tracciare il destino metabolico del glucosio nelle cellule T CD8 + . Dimostriamo che le cellule Teff CD8 + utilizzano preferenzialmente il glucosio per sintetizzare lo zucchero nucleotidico uridina difosfato-glucosio (UDP-Glc), un intermedio metabolico essenziale per la biosintesi dei glicosfingolipidi (GSL). L’interruzione della biosintesi dei glicosfingolipidi glucosio-dipendente compromette l’espansione delle cellule T CD8 + , l’attività citotossica e la funzione antitumorale in vivo . Meccanicisticamente, dimostriamo che la biosintesi dei glicosfingolipidi glucosio-dipendente mantiene l’integrità delle zattere lipidiche della membrana plasmatica, fondamentali per una segnalazione ottimale del recettore delle cellule T (TCR). Nel complesso, i nostri dati evidenziano la biosintesi dei glicosfingolipidi come un percorso metabolico glucosio-dipendente chiave, necessario per le risposte delle cellule T CD8 + in vivo”.
Le GSL contribuiscono a formare strutture ricche di grassi sulla superficie delle cellule T, chiamate zattere lipidiche, che raccolgono proteine di segnalazione cellulare che istruiscono le cellule T a distruggere le cellule tumorali. Senza le GSL, questi segnali sono più deboli, rendendo le cellule T meno efficaci nel distruggere i tumori.
Riferimento:Cell Metabolism