Einfluss von Lebensstilfaktoren auf die Migration von Neutrophilen Pilotstudie

Diese Studie wird untersuchen, wie externe Faktoren, die an der Immunität beteiligt sind, wie Bewegung, Koffeinaufnahme, Ethanol, Glukose und Glukose- und Koffeinaufnahme, die Migration von Neutrophilen beeinflussen.

Neutrophile sind die prominentesten Immunzellen im menschlichen Blut und an einem komplexen Gleichgewicht aus Immunschutz und Autoimmunschäden beteiligt. Ihre Rekrutierung an einer Entzündungs- oder Wundstelle wird durch die Wahrnehmung und gerichtete Migration zu einem Konzentrationsgradienten von Lockstoffmolekülen gesteuert, ein Prozess, der als Chemotaxis bezeichnet wird. Immunzellen sind auch an vielen Krankheiten, einschließlich Krebs, beteiligt. Die Möglichkeit, die Amplitude einer Reaktion für einen bestimmten Patienten im Laufe der Zeit zu messen, und die Variation dieser Reaktion, wenn der Patient bestimmte Aktivitäten ausübt oder bestimmte Substanzen konsumiert, wird das Verständnis dafür verbessern, wie bestimmte Lebensstilfaktoren die Immunantwort beeinflussen. Herkömmliche Assays erfordern große Blutmengen und einen langen Reinigungsprozess, der die Funktion der Neutrophilen beeinträchtigen kann und die Anzahl der möglichen Entnahmen von einem einzelnen Patienten streng begrenzt. Der vorgeschlagene neuartige mikrofluidische Assay begrenzt diese Nachteile, da er in der Lage ist, Neutrophile aus einem 3-µl-Bluttropfen in weniger als 5 Minuten zu reinigen und ihre Chemotaxis in einem Gradienten von Chemokinen zu messen. Entscheidend ist, dass die vorgeschlagenen Studien beginnen werden, eine Lücke im derzeitigen Verständnis der Immunantwort zu schließen, da sich frühere Studien auf einzelne Endpunkte konzentrierten, bei denen wahrscheinlich frühe Ereignisse in der Reaktion auf externe Stimuli übersehen wurden. Das Verständnis dieser zeitlichen Reaktion kann Auswirkungen auf die Entwicklung neuer Behandlungen sowie auf Verbesserungen bei der Diagnose einer fehlerhaften Immunantwort haben.

Der KOALA-Ansatz (Kit On A Lid Assay) wurde im Labor von Professor Dave Beebe entwickelt und in einem Mausmodell und bei menschlichen Asthmapatienten validiert. In Zusammenarbeit mit Dr. Anna Huttenlocher wurde gezeigt, dass KOALA im Gegensatz zur traditionellen Neutrophilenreinigung mit kleinen Blutmengen und einer viel schnelleren Reinigungszeit durchgeführt werden kann.

Aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften ermöglicht KOALA die wiederholte Bewertung der Neutrophilenadhäsion und Chemotaxiseigenschaften und macht es somit zu einer attraktiven Methode zur Untersuchung dynamischer Neutrophilenveränderungen, die als Folge eines externen Faktors auftreten können.

Unter Verwendung traditioneller makrobiologischer Werkzeuge haben Forscher mehrere Faktoren identifiziert, die eine wichtige Rolle bei der Verringerung der Reaktionsfähigkeit und Migrationsfähigkeit von Neutrophilen spielen können. Es hat sich gezeigt, dass Lebensstil- und Ernährungsfaktoren unter anderem die Anzahl der Neutrophilen, die Migration und die biochemische Funktion beeinflussen. Beispielsweise wurde Schlafentzug trotz einer bekannten immundepressiven Wirkung mit einer höheren Neutrophilenzahl in Verbindung gebracht. Körperliche Betätigung führt zu einer erhöhten Neutrophilenzahl und einer erhöhten Neutrophilen-Degranulation. Es hat sich gezeigt, dass Ernährungsfaktoren wie Koffein und Ethanol die Immunfunktion beeinflussen.

Der Blutzucker wird zu jedem Zeitpunkt mit einem Blutzuckermessgerät getestet, um festzustellen, ob der Lebensstilfaktor den Blutzucker (und folglich die Neutrophilenfunktion) beeinflusst. Alkoholkonsum kann sowohl zu hohem als auch zu niedrigem Blutzucker führen. Während niedrige Alkoholdosen eine schützende Wirkung gegen das Risiko von Diabetes und metabolischem Syndrom haben können, wurde insbesondere starkes Trinken mit höheren Glukosespiegeln in Verbindung gebracht, was zu einem erhöhten Risiko sowohl für Diabetes als auch für das metabolische Syndrom führt. In ähnlicher Weise hat sich gezeigt, dass die akute Einnahme von Koffein den Blutzuckerspiegel erhöht, aber mehrere epidemiologische Studien haben gezeigt, dass regelmäßiger Kaffeekonsum mit einem geringeren Risiko für Typ-2-Diabetes verbunden ist. Die Messung des Blutzuckers bei Probanden in der Glukosestudie kann dosisabhängige Wirkungen auf Neutrophile zeigen.

Um auf dieser Forschung aufzubauen, beabsichtigen die Forscher, die Rolle dieser Faktoren des Lebensstils bei der Migration von Neutrophilen über viel kürzere Zeiträume als bisher untersucht zu untersuchen. Die Forscher schlagen vor, die Wirkungen von Bewegung, Ethanolaufnahme und Koffeinkonsum auf das Verhalten von Neutrophilen zu untersuchen.

In KOALA wird Vollblut verwendet, das von Probanden per Fingerstich gewonnen wurde, um Neutrophile zu isolieren. Die Neutrophilenfunktion wird durch Messen der absoluten Migrationsgeschwindigkeit, des chemotaktischen Index und der Chemotaxisgeschwindigkeit (Richtungsgeschwindigkeit zur Bildung des Gradienten des Chemoattraktors) bewertet.

Das primäre Ergebnis dieser Studie wird die Bestimmung sein, ob Bewegung, Koffeinkonsum, Ethanol, Glukose und die kombinierte Einnahme von Glukose und Koffein die chemotaktische Geschwindigkeit von Neutrophilen beeinflussen. Die sekundären Ergebnisse sollen bestimmen, ob Bewegung, Koffeinkonsum, Ethanol, Glukose und kombinierte Glukose- und Koffeinaufnahme die absolute Geschwindigkeit und den chemotaktischen Index von Neutrophilen beeinflussen. Die Forscher werden auch beurteilen, ob sich die Zytokinprofile im Blut infolge der Einbeziehung der angegebenen Lebensstilfaktoren ändern.