En mindre skada, en allvarlig infektion eller till och med influensan kan skicka kroppen på mycket olika vägar. Vissa människor återhämtar sig snabbt, medan andra blir svårt sjuka eller dör. Forskare kallar denna väg för en sjukdomsbana, och den kan formas av många faktorer, inklusive ålder, kön, sjukdomshistoria och biologi. Vid Salk Institute har Janelle Ayres, PhD, tillbringat åratal med att studera varför människor reagerar så olika på sjukdom och skada. Hennes arbete fokuserar på hur kroppen kan styras bort från sjukdom och död och mot återhämtning och överlevnad.
Inflammation är ofta en stor kraft bakom kroppens försämring under infektioner och skador. Den är nödvändig för skydd eftersom den varnar immunsystemet och lockar immunceller dit de behövs. Men när inflammationen blir överdriven kan den skada vävnader och bidra till dödsfall. Eftersom infektioner kan utlösa särskilt skadlig inflammation studerade Salk-teamet möss med en infektion. De fann att tillsats av aminosyran metionin till djurens kost skyddade dem från avtäring, problem med blod-hjärnbarriären och död kopplad till inflammation.
Fördelen kom via en oväntad väg. Metionin förbättrade njurfiltreringen, vilket visar att njurarna kan spela en större roll än tidigare känt för att hjälpa kroppen att gå från infektion till återhämtning. Resultaten, publicerade i Cell Metabolism, tyder på att små förändringar i kost kan påverka sjukdomsutfall kraftigt. Metionintillskott kan ha potential vid inflammatoriska tillstånd, njursjukdom, njursvikt och hos patienter som genomgår dialys, även om mer forskning behövs.
"Vår studie indikerar att små biologiska skillnader, inklusive kostfaktorer, kan ha stora effekter på sjukdomsutfall," säger seniorförfattaren Ayres, professor och innehavare av Salk Institute Legacy Chair vid Salk, samt Hughes Medical Institute Investigator. "Vår upptäckt av en njurdriven mekanism som begränsar inflammation, tillsammans med de skyddande effekterna av metionintillskott hos möss, pekar mot potentialen av nutrition som en mekanistiskt informerad medicinsk intervention som kan styra och optimera de vägar människor tar som svar på påfrestningar som orsakar sjukdom."
Inflammation är immunsystemets reaktion på ett hot. Det hotet kan vara en patogen inuti kroppen eller något så enkelt som en sticka. Immunceller rör sig mot problemet och hjälper till att driva läkning. När dessa immunceller anländer ökar de kroppens larmsignaler genom proteiner som kallas proinflammatoriska cytokiner. Kroppen måste hålla inflammationen i en noggrann balans. För lite inflammation kan misslyckas med att kontrollera ett hot, medan för mycket kan skada frisk vävnad. Mycket av forskningen inom detta område har fokuserat på hur immunsvar sätts på eller stängs av.
Ayres team undersöker en annan fråga. Istället för att bara fokusera på immunomkopplare studerar de hur kroppen justerar styrkan av inflammation genom att kontrollera frisättning och ansamling av proinflammatoriska cytokiner. "Proinflammatoriska cytokiner är i slutändan det som leder till sjukdom och död i många fall," säger första författaren Katia Troha, PhD, en postdoktor i Ayres labb. "Immunsystemet måste balansera inflammation för att attackera inkräktaren utan att skada friska celler i kroppen. Vårt jobb är att hitta de mekanismer det använder för att göra det, så att vi kan rikta in oss på dem för att förbättra patientresultat."
För att undersöka hur kroppen hanterar cytokinnivåer använde forskarna en musmodell av systemisk inflammation orsakad av patogenen Yersinia pseudotuberculosis. En av de första förändringarna de observerade var minskat ätande hos infekterade möss, vilket tydde på att djurens ämnesomsättning hade förändrats. För att bättre förstå deras näringstillstånd mätte forskarna aminosyror som cirkulerade i blodet. Aminosyror är byggstenarna för proteiner och stöder hälsosam cellfunktion i hela kroppen.
De infekterade mössen hade låga nivåer av metionin, en essentiell aminosyra som finns i kött, fisk, ägg och vissa växtproteiner. Forskarna gav sedan mössen metionintillskott i dricksvattnet. Resultaten var slående: mössen som fick metionin överlevde infektionen, medan de som inte fick tillskottet dog. Metionin skyddade mössen från dödlig inflammation genom att förbättra njurfunktionen, vilket ledde till bättre filtrering av proinflammatoriska cytokiner från blodet.
"Det var en överraskning att njurarna spelade en så central roll," säger Troha. "Traditionellt har man fokuserat på levern eller immuncellerna när man tittar på cytokinclearance. Men våra data visar att njurarna är avgörande för att avlägsna dessa inflammatoriska signaler."
Forskarna planerar nu att undersöka om metionintillskott kan ha liknande effekter hos människor. Om så är fallet kan en enkel kostförändring bli ett kraftfullt verktyg för att hantera inflammation och förbättra överlevnad vid allvarliga infektioner och andra inflammatoriska tillstånd.
"Det här är ett spännande fynd eftersom det öppnar upp för nya sätt att tänka kring nutrition och medicin," säger Ayres. "Vem hade trott att något så enkelt som en aminosyra i en biff kunde vara avstängningsknappen för dödlig inflammation? Mössen är i alla fall glada."