軽いケガ、重い感染症、あるいはインフルエンザでさえ、体は全く異なる経路をたどることがある。すぐに回復する人もいれば、重篤になったり死に至る人もいる。科学者たちはこの経路を「疾患軌跡」と呼び、年齢、性別、病歴、生物学など多くの要因によって形作られる。ソーク研究所のジャネル・エアーズ博士は、なぜ人々が病気やケガに対してこれほど異なる反応を示すのかを長年研究してきた。彼女の研究は、体を病気や死から遠ざけ、回復と生存へと導く方法に焦点を当てている。
炎症はしばしば、感染症やケガの際に体が衰える主要な原動力となる。炎症は防御に不可欠で、免疫系に警告を発し、必要な場所に免疫細胞を集める。しかし、炎症が過剰になると組織を損傷し、死につながる可能性がある。感染症は特に有害な炎症を引き起こすため、ソークのチームは感染したマウスを研究した。彼らは、アミノ酸のメチオニンを動物の食事に加えると、炎症に関連する消耗、血液脳関門の問題、および死から保護されることを発見した。
その恩恵は予想外の経路からもたらされた。メチオニンは腎臓の濾過を改善し、腎臓が感染から回復への移行において、これまで認識されていたよりも大きな役割を果たす可能性を示している。この発見は『Cell Metabolism』に掲載され、栄養の小さな変化が疾患の結果に強く影響することを示唆している。メチオニン補給は、炎症性疾患、腎臓病、腎不全、透析患者に可能性があるが、さらなる研究が必要である。
「私たちの研究は、食事要因を含む小さな生物学的差異が、疾患の結果に大きな影響を与えることを示しています」と、上級著者であるエアーズ教授（ソーク研究所レガシー・チェア教授、ヒューズ医学研究所研究員）は述べる。「炎症を制限する腎臓駆動のメカニズムの発見と、マウスにおけるメチオニン補給の保護効果は、栄養がメカニズムに基づいた医療介入として、疾患を引き起こす刺激に対する人々の経路を方向付け、最適化する可能性を示しています。」
炎症は免疫系の脅威に対する反応である。その脅威は体内の病原体かもしれないし、単なるとげのようなものかもしれない。免疫細胞は問題に向かって移動し、治癒を促進する。免疫細胞が到着すると、前炎症性サイトカインとして知られるタンパク質を通じて、体の警報信号を増加させる。体は炎症を慎重にバランスさせなければならない。炎症が少なすぎると脅威を制御できず、多すぎると健康な組織を傷つける。この分野の研究の多くは、免疫応答のオン/オフの切り替えに焦点を当ててきた。
エアーズのチームは別の疑問を調査している。免疫スイッチだけに焦点を当てるのではなく、前炎症性サイトカインの放出と蓄積を制御することで、体が炎症の強さをどのように調整するかを研究している。「前炎症性サイトカインは、多くの場合、病気や死につながる最終的な要因です」と、筆頭著者でエアーズ研究室の博士研究員であるカティア・トロハ博士は言う。「免疫系は、体内の健康な細胞を傷つけずに侵入者を攻撃するために、炎症のバランスを取らなければなりません。私たちの仕事は、それが使用するメカニズムを見つけ、患者の転帰を改善するためにそれらを標的にすることです。」
サイトカインレベルを体がどのように管理するかを調査するため、研究者らは病原体Yersinia pseudotuberculosisによって引き起こされる全身性炎症のマウスモデルを使用した。最初に観察された変化の1つは、感染したマウスの摂食量が減少したことであり、これは動物の代謝が変化したことを示唆していた。栄養状態をよりよく理解するために、研究者らは血中を循環するアミノ酸を測定した。アミノ酸はタンパク質の構成要素であり、全身の健康な細胞機能を支えている。
感染したマウスはメチオニンのレベルが低く、必須アミノ酸である。