Экспериментальное исследование влияния факторов образа жизни на миграцию нейтрофилов

В этом исследовании будет изучено, как внешние факторы, влияющие на иммунитет, такие как физические упражнения, прием кофеина, этанола, глюкозы и приема глюкозы и кофеина, влияют на миграцию нейтрофилов.

Нейтрофилы являются наиболее заметными иммунными клетками в крови человека и участвуют в сложном равновесии иммунной защиты и аутоиммунного повреждения. Их привлечение к месту воспаления или раны контролируется путем обнаружения и направленной миграции к градиенту концентрации молекул аттрактанта, процесс, называемый хемотаксисом. Иммунные клетки также участвуют во многих заболеваниях, включая рак. Возможность измерить амплитуду ответа с течением времени для конкретного пациента и изменение этого ответа, когда пациент занимается определенной деятельностью или потребляет определенные вещества, улучшит понимание того, как определенные факторы образа жизни влияют на иммунный ответ. Традиционные анализы требуют больших объемов крови и длительного процесса очистки, что может повлиять на функцию нейтрофилов и строго ограничивает количество возможных заборов крови у одного пациента. Предлагаемый новый микрофлюидный анализ ограничивает эти недостатки, поскольку он позволяет очищать нейтрофилы из капли крови объемом 3 мкл менее чем за 5 минут и измерять их хемотаксис в градиенте хемокинов. Важно отметить, что предлагаемые исследования начнут заполнять пробел в текущем понимании иммунного ответа, поскольку предыдущие исследования были сосредоточены на отдельных конечных точках, которые, вероятно, пропускали ранние события в ответ на внешний стимул. Понимание этого временного ответа может иметь значение для разработки новых методов лечения, а также для улучшения диагностики неправильного иммунного ответа.

Подход KOALA (Kit On A Lid Assay) был разработан в лаборатории профессора Дейва Биба и был проверен на мышиной модели и на людях, страдающих астмой. В сотрудничестве с доктором Анной Хаттенлохер было показано, что, в отличие от традиционной очистки нейтрофилов, KOALA можно проводить с небольшими объемами крови и гораздо более быстрым временем очистки.

Благодаря своим уникальным качествам KOALA позволяет повторно оценивать адгезию нейтрофилов и свойства хемотаксиса, что делает его привлекательным методом для изучения динамических изменений нейтрофилов, которые могут возникнуть в результате воздействия внешнего фактора.

Используя традиционные инструменты макробиологии, исследователи определили несколько факторов, которые могут играть важную роль в снижении реактивности нейтрофилов и способности к миграции. Было показано, что факторы образа жизни и диеты, среди прочего, влияют на количество нейтрофилов, миграцию и биохимическую функцию. Например, лишение сна было связано с повышенным количеством нейтрофилов, несмотря на известный иммунодепрессивный эффект. Физические упражнения приводят к увеличению количества нейтрофилов и усилению дегрануляции нейтрофилов. Было показано, что диетические факторы, такие как кофеин и этанол, влияют на иммунную функцию.

Глюкоза крови будет проверяться в каждый момент времени с помощью глюкометра, чтобы определить, влияет ли фактор образа жизни на глюкозу в крови (и, следовательно, на функцию нейтрофилов). Употребление алкоголя может вызвать как высокий, так и низкий уровень сахара в крови. В частности, в то время как низкие дозы алкоголя могут иметь защитный эффект от риска диабета и метаболического синдрома, злоупотребление алкоголем связано с более высоким уровнем глюкозы, что приводит к повышенному риску как диабета, так и метаболического синдрома. Точно так же было показано, что однократный прием кофеина повышает уровень глюкозы в крови, но несколько эпидемиологических исследований показали, что регулярное употребление кофе связано с более низким риском развития диабета 2 типа. Измерение уровня глюкозы в крови у субъектов в исследовании глюкозы может выявить дозозависимые эффекты на нейтрофилы.

Чтобы продолжить это исследование, исследователи намерены изучить роль этих факторов образа жизни в миграции нейтрофилов в гораздо более коротких временных масштабах, чем это было изучено ранее. Исследователи предлагают изучить влияние физических упражнений, употребления этанола и кофеина на поведение нейтрофилов.

Цельная кровь, полученная от субъектов из пальца, будет использоваться в KOALA для выделения нейтрофилов. Функцию нейтрофилов оценивают путем измерения абсолютной скорости миграции, индекса хемотаксиса и скорости хемотаксиса (направленная скорость в сторону образования градиента хемоаттрактанта).

Основным результатом этого исследования будет определение того, влияют ли упражнения, потребление кофеина, этанола, глюкозы и комбинированного приема глюкозы и кофеина на скорость хемотаксиса нейтрофилов. Вторичные результаты должны определить, влияют ли физические упражнения, потребление кофеина, этанола, глюкозы и комбинированного приема глюкозы и кофеина на абсолютную скорость и хемотаксический индекс нейтрофилов. Исследователи также оценят, изменяются ли профили цитокинов в крови в результате воздействия определенных факторов образа жизни.