Elämäntyylitekijöiden vaikutus neutrofiilien migraation pilottitutkimukseen

Tässä tutkimuksessa tutkitaan, kuinka immuniteettiin vaikuttavat ulkoiset tekijät, kuten liikunta, kofeiinin nauttiminen, etanoli, glukoosi sekä glukoosin ja kofeiinin nauttiminen, vaikuttavat neutrofiilien kulkeutumiseen.

Neutrofiilit ovat merkittävin immuunisolu ihmisen veressä, ja ne osallistuvat immuunisuojan ja autoimmuunivaurioiden monimutkaiseen tasapainoon. Niiden kerääntymistä tulehdukselliseen tai haavakohtaan ohjataan havaitsevalla ja suunnatulla migraatiolla houkuttelevien molekyylien pitoisuusgradienttiin, jota kutsutaan kemotaksiksi. Immuunisolut ovat myös osallisia moniin sairauksiin, mukaan lukien syöpä. Kyky mitata tietyn potilaan vasteen amplitudi ajan kuluessa ja tämän vasteen vaihtelu, kun potilas osallistuu tiettyyn toimintaan tai kuluttaa tiettyjä aineita, parantaa ymmärrystä siitä, kuinka tietyt elämäntapatekijät vaikuttavat immuunivasteeseen. Perinteiset määritykset vaativat suuria määriä verta ja pitkän puhdistusprosessin, mikä voi vaikuttaa neutrofiilien toimintaan ja rajoittaa tiukasti yhdeltä potilaalta mahdollisten ottokertojen määrää. Ehdotettu uusi mikrofluidimääritys rajoittaa näitä haittoja, koska sillä on kyky puhdistaa neutrofiilit 3 ul:n veripisarasta alle 5 minuutissa ja mitata niiden kemotaksis kemokiinigradientissa. Kriittisesti ehdotetut tutkimukset alkavat täyttää aukkoa immuunivasteen nykyisessä ymmärryksessä, koska aiemmat tutkimukset keskittyivät yksittäisiin päätepisteisiin, joista todennäköisesti puuttuu varhaiset tapahtumat vasteessa ulkoiseen ärsykkeeseen. Tämän ajallisen vasteen ymmärtämisellä voi olla vaikutuksia uusien hoitojen kehittämiseen sekä virheellisen immuunivasteen diagnoosin parantamiseen.

KOALA (Kit On A Lid Assay) -lähestymistapa kehitettiin professori Dave Beeben laboratoriossa ja se on validoitu hiirimallilla ja astmapotilailla. Yhteistyössä tohtori Anna Huttenlocherin kanssa on osoitettu, että toisin kuin perinteinen neutrofiilipuhdistus, KOALA voidaan suorittaa pienillä verimäärillä ja paljon nopeammalla puhdistusajalla.

Ainutlaatuisten ominaisuuksiensa ansiosta KOALA mahdollistaa neutrofiilien adheesion ja kemotaksisten ominaisuuksien toistuvan arvioinnin, mikä tekee siitä houkuttelevan menetelmän tutkia dynaamisia neutrofiilimuutoksia, joita voi esiintyä ulkoisen tekijän seurauksena.

Perinteisten makrobiologian työkalujen avulla tutkijat ovat tunnistaneet useita tekijöitä, joilla voi olla tärkeä rooli neutrofiilien herkkyyden ja migraatiokyvyn vähentämisessä. Muun muassa elämäntapa- ja ruokavaliotekijöiden on osoitettu vaikuttavan neutrofiilien määrään, migraatioon ja biokemialliseen toimintaan. Esimerkiksi univaje on yhdistetty korkeampaan neutrofiilien määrään huolimatta tunnetusta immunodepressiivisestä vaikutuksesta. Fyysinen harjoittelu lisää neutrofiilien määrää ja lisää neutrofiilien degranulaatiota. Ruokavaliotekijöiden, kuten kofeiinin ja etanolin, on osoitettu vaikuttavan immuunijärjestelmään.

Verensokeri mitataan joka ajankohtana käyttämällä verensokerimittaria sen määrittämiseksi, vaikuttaako elämäntapatekijä verensokeriin (ja siten neutrofiilien toimintaan). Alkoholin käyttö voi aiheuttaa sekä korkeaa että matalaa verensokeria. Tarkemmin sanottuna, vaikka pienillä alkoholiannoksilla voi olla suojaava vaikutus diabeteksen ja metabolisen oireyhtymän riskiä vastaan, runsas juominen on yhdistetty korkeampiin glukoositasoihin, mikä lisää sekä diabeteksen että metabolisen oireyhtymän riskiä. Samoin akuutin kofeiinin nauttimisen on osoitettu lisäävän verensokeritasoja, mutta useat epidemiologiset tutkimukset ovat osoittaneet, että säännöllinen kahvinkulutus liittyy pienempään tyypin 2 diabeteksen riskiin. Verensokerin mittaaminen glukoositutkimuksessa voi osoittaa annoksesta riippuvia vaikutuksia neutrofiileihin.

Tämän tutkimuksen pohjalta tutkijat aikovat tutkia näiden elämäntapatekijöiden roolia neutrofiilien vaeltamisessa paljon lyhyemmässä ajassa kuin aiemmin on tutkittu. Tutkijat ehdottavat, että tutkitaan liikunnan, etanolin nauttimisen ja kofeiinin kulutuksen vaikutuksia neutrofiilien käyttäytymiseen.

KOALAssa käytetään neutrofiilien eristämiseen koehenkilöiltä sormella saatua kokoverta. Neutrofiilien toiminta arvioidaan mittaamalla absoluuttinen migraationopeus, kemotaktinen indeksi ja kemotaksisen nopeus (suuntanopeus kohti kemoattraktantin gradientin muodostumista).

Tämän tutkimuksen ensisijaisena tuloksena on selvittää, vaikuttaako liikunta, kofeiinin kulutus, etanoli, glukoosi ja yhdistetty glukoosin ja kofeiinin nauttiminen neutrofiilien kemotaktiseen nopeuteen. Toissijaiset tulokset ovat sen selvittäminen, vaikuttavatko liikunta, kofeiinin kulutus, etanoli, glukoosi ja yhdistetty glukoosin ja kofeiinin nauttiminen neutrofiilien absoluuttiseen nopeuteen ja kemotaktiseen indeksiin. Tutkijat arvioivat myös, muuttuvatko sytokiiniprofiilit veressä tiettyjen elämäntapatekijöiden vaikutuksesta.