Arginine, het aminozuur dat je lichaam al aanmaakt en dat je waarschijnlijk binnenkrijgt via eiwitrijk voedsel, is blijkbaar behoorlijk belangrijk. Een nieuwe studie van de Rockefeller Universiteit suggereert dat een tekort ervan het vermogen van je immuunsysteem om kanker en virussen te bestrijden kan verzwakken. Want natuurlijk, het enige dat je immuunsysteem nodig had, was nog een reden om moeilijk te doen.

Sohail Tavazoie, die het Elizabeth en Vincent Meyer Laboratorium voor Systeemkankerbiologie aan Rockefeller leidt, bestudeert dit verband al jaren. In 2023 ontdekte zijn team dat het onthouden van arginine aan darmkankercellen ervoor zorgde dat ze meer mutaties ophoopten. Nu hebben ze ontdekt dat arginine-tekort er ook voor kan zorgen dat je immuunsysteem verslapt. Wanneer arginine schaars is, hebben cellen moeite om MHC-1 te produceren, een eiwit dat het immuunsysteem waarschuwt voor gemuteerde cellen en binnendringende virussen. Zie het als het cellulaire equivalent van vergeten het bordje 'Pas op voor de hond' op te hangen.

Het goede nieuws? Een matige hoeveelheid arginine - ongeveer de hoeveelheid in een paar vrij verkrijgbare tabletten - zou mogelijk de genen die betrokken zijn bij MHC-1-productie kunnen herstellen. De bevindingen zijn gepubliceerd in Cell, wat een behoorlijk grote deal is.

"Ons werk onthult hoe een gebrek aan arginine het immuunsysteem verstoort, en suggereert dat het verhogen van de arginine-inname gunstig zou kunnen zijn," zegt eerste auteur Qiushuang Wu, een postdoc in het lab. "Misschien betekent dat dat het in combinatie met andere therapieën gebruikt zou kunnen worden om zowel kanker als virale infecties te behandelen." Tavazoie voegt toe: "Argininesuppletie zou gemakkelijk getest kunnen worden bij patiënten die immunotherapieën krijgen of gegeven kunnen worden aan hoogrisicopopulaties die blootgesteld zijn aan virale pathogenen. Aangezien arginine goedkoop en gemakkelijk verkrijgbaar is, hopen we dat therapeutische en preventieve studies binnenkort ondernomen kunnen worden."

Hier is het wetenschappelijke deel: Aminozuren zijn de bouwstenen van eiwitten, en hun productie wordt aangestuurd door codons - groepen van drie DNA-basen. Zes verschillende codons coderen voor arginine, wat het belang ervan benadrukt. Wetenschappers wisten dat veranderingen in aminozuurbeschikbaarheid het cellulaire metabolisme en de signalering beïnvloeden, maar minder was bekend over of die veranderingen direct de genexpressie beïnvloeden.

Wu onderzocht verschuivingen in arginineniveaus veroorzaakt door dieet of ziekte in verschillende modellen, waaronder darmkanker, influenza en SARS-CoV-2. Deze aandoeningen worden allemaal geassocieerd met ongebruikelijke aminozuurniveaus. "Een van de meest opvallende patronen die naar voren kwamen, was dat arginine het meest uitgeputte aminozuur was in al deze ziekten," zegt ze.

Met behulp van celculturen ontdekte Wu dat 414 eiwitten in ongewoon lage niveaus aanwezig waren wanneer arginine daalde. De meeste waren gekoppeld aan bekende functies van arginine, maar drie HLA-genen die verantwoordelijk zijn voor de productie van MHC-1-eiwitten vielen op. MHC-1-eiwitten tonen vreemde of abnormale eiwitten aan T-cellen, die vervolgens de immuuntroepen mobiliseren. Wanneer arginine schaars is, stagneren ribosomen - de cellulaire machines die eiwitten assembleren - terwijl ze proberen MHC-1 te produceren. Zonder voldoende arginine kunnen ze de klus niet afmaken, dus tonen cellen minder signalen om T-cellen te waarschuwen. Hierdoor kunnen gevaarlijke cellen onder de radar glippen.

"Deze bevindingen zijn opwindend omdat ze onthullen dat consumptie van een specifiek aminozuur direct de genexpressie in een organisme kan reguleren door de productie van een eiwit dat rijk is aan dat aminozuur te verhogen," zegt Tavazoie. "We geloven dat dergelijke selectieve translationele afstemming van genexpressie via dieetmanipulatie waarschijnlijk ook geldt voor veel andere eiwitten en aminozuren."

Vervolgens testte Wu verschillende hoeveelheden voedingsarginine bij muizen. Muizen die een arginine-arm dieet kregen, ontwikkelden meer darmkankertumoren, terwijl degenen die meer arginine kregen minder ontwikkelden. Ze testte ook muismodellen van influenza en SARS-CoV-2 met Heinz-Heinrich Hoffman van het laboratorium van Charles Rice. De resultaten waren vergelijkbaar - en verrassend. "Niet alleen hadden muizen met een arginine-rijk dieet mildere symptomen van virale infecties, het geven van de muizen"